Question

19．扫地机器人是智能家用电器的一种，正逐渐进入我们的生活．如图所示，是一款自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人．扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电等诸多智能功能，它的工作原理是通过电动机转动使内部气体压强减小，从而使杂物进入吸尘器；扫地机器人在工作时，若电量不足，会自动返回充电．小王在室内运动场上试用中发现，该机器人在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m，若它在运动中所受阻力为105N，此机器人清扫地面时运动的速度为0.3m/s，一直保持这个速度清扫过程中动能变大（填“变大”、“不变”或“变小”），此过程中机器人的水平推力所做的功的功率为31.5W．

Answer 1

分析 （1）根据流体压强与流速关系分析如何吸入杂物的；
（2）由v=$\frac{s}{t}$计算机器人清扫地面时运动的速度；
动能与物体的质量和速度有关，由此分析机器人动能的变化情况；
由平衡力可得机器人的推力，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv计算机器人的水平推力所做功的功率．

解答 解：
（1）扫地机器人工作时，电动机转动使内部气体流速加快，压强减小，即吸尘器内外存在压强差，所以能把杂物进入吸尘器；
（2）由题知，机器人工作时在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m，
所以其清扫时的运动速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{18m}{60s}$=0.3m/s；
机器人一直保持这个速度清扫，即速度不变，由于吸入了杂物，所以机器人的质量变大，所以清扫过程中其动能变大；
由题知，机器人做匀速直线运动，水平方向的推力与阻力是一对平衡力，
所以机器人的水平推力：F=F_阻=105N，
所以水平推力所做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=105N×0.3m/s=31.5W．
故答案为：压强减小；0.3m/s；变大；31.5W．

点评 本题考查了流体压强与流速关系、动能的影响因素的理解以及速度和功率公式的应用，考查知识点多综合性强，但难度不算大．