题目内容

【题目】智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、高精准度的服务,如图甲所示为一种名为“小i”的图书搬运机器人,图乙为其工作过载报警、保护电路原理图,工作电压为48 V,R0为电阻箱,R为压力传感器,其阻值随所受压力的变化如图丙所示,当通过触发器的电流超过0.5 A时就触发警报,同时电动机停止工作。已知该机器人的最大负重为20 kg,触发器的电阻忽略不计,g取10 N/kg。试问:

(1)读者与“小i”对话,咨询某图书所在的位置,“小i”需将读者的声音信号转化为电流信号,其原理是________。

(2)为保护“小i”,电阻箱R0的阻值至少为______________。(g取10 N/kg)

(3)“小i”每天需将1 944 kg图书从借阅处分批搬回书架上,每次放回需将图书提高0.5 m,搬书时能量转化效率为90%,则完成每天搬书上架任务需要消耗的电能是______________。

(4)为了使“小i”更好地工作,设计人员计划降低机器人报警负重,应将电阻箱R0的阻值______________调整,并简要说明理由______________。

【答案】电磁感应 81 Ω 1.08×104 J 应适当减小电阻箱R0的阻值 详见解析

【解析】

(1)[1]“小i”将读者的声音信号转化为电流信号,即将机械能转化为电能,其原理是电磁感应。

(2)[2]机器人受的最大压力

F=G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N

由图丙可知,当F=200 N时,压力传感器的阻值R=15 Ω。由I=得,电路总电阻

R总===96 Ω

电阻箱R0接入的最小阻值

R0=R总-R=96 Ω-15 Ω=81 Ω

(3)[3]机器人对书做的功

W=Fs=Gh=m书gh=1 944 kg×10 N/kg×0.5 m=9.72×103 J

由η=×100%得消耗的电能

W电==1.08×104 J

(4)[4][5]由于电源电压和触发器停止工作的电流不变,根据R总=可知,报警时电路总电阻不变,若降低报警负重,则报警时压力传感器R所受的压力变小,由图丙可知其阻值增大,所以根据串联电路电阻规律,应将电阻箱R0的阻值适当减小。

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