【题目】如图甲所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人.机器人通过电动机旋转产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒;其防滑轮皮采用凸凹材质制成;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物.当剩余电量减为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电.表一为某扫地机器人的部分参数.电池容量指放电电流与放电总时间的乘积.
表一:
额定工作电压 | 12V | 额定功率 | 30W |
电池容量 | 2500mAh | 工作噪音 | <50dB |
净重 | 4kg | 最大集尘量 | 1kg |
机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数,测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表二.真空度指主机内部气压与外界的气压差.风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积.吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率.表二:
真空度(Pa) | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 |
风量(m3/s) | 0.025 | 0.02 | 0.017 | 0.015 | 0.013 |
吸入功率(W) | 10 | 9 | 8.5 | 7.8 |
(1)机器人工作时,主机内部的气压(选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压而产生吸力.若该机器人向障碍物垂直发射超声波,经过0.001s收到回波,则其发射超声波时与障碍物间的距离为cm.(设超声波在空气中的传播速度为340m/s)
(2)该机器人充满电后至下一次自动充电前,能够连续正常工作的最长时间为min.
(3)由表二数据可知,当风量为0.015m3/s时,吸尘电机吸入功率为W,若吸尘电机的输入功率为25W,此时其效率为%.
(4)光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件.图乙为某机器人中吸尘电机内部的光敏电阻的控制电路,两端总电压U0恒定(U0<12V),RG为光敏电阻,其阻值随空气透光程度的变化而变化,R0为定值电阻.当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时,电压表的示数分别为4.5V和2.25V,则R0=Ω.
(5)若机器人1秒钟消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功.已知集尘盒空置时,机器人匀速运动时受到的摩擦阻力为16N,查阅资料显示摩擦力与压力成正比,则达到最大集尘量时机器人运动的速度为多少?(写出必要计算步骤)
【答案】
(1)小于;17
(2)48
(3)8.25;33
(4)6
(5)达到最大集尘量时机器人运动的速度为0.6m/s
【解析】解:(1)由流体压强与流速的关系:流速越大的位置压强越小可知,机器人在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强小, 在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒,故主机内部的气压小于大气压而产生吸力.由v= 得,超声波从发射到收到回波所通过的总路程:s总=vt=340m/s×0.001s=0.34m,则其发射超声波时与障碍物间的距离:s=
=
=0.17m=17cm;(2)由P=IU得,机器人正常工作时的电流:I=
=
=2.5A;
机器人充电过程是将电能转化为化学能储存起来;充满电后的电池容量Q1=2500mAh,下一次自动充电前的电池容量Q2=ηQ1=20%×2500mAh=500mAh,
消耗的电池容量Q=Q1﹣Q2=2500mAh﹣500mAh=2000mAh,正常工作时的电流I=2.5A=2500mA,由I= 得,连续正常工作的最长时间:t=
=
=0.8h=48min;(3)由表格中数据可知,吸入功率等于真空度与风量的乘积,
当风量为0.015m3/s时,吸尘电机吸入功率:P吸入=550Pa×0.015m3/s=8.25W;
此时其效率:η电机═ ×100%=
×100%=33%;(4)由电路图可知,光敏电阻RG和定值电阻R0串联,电压表测定值电阻R0两端的电压,
当光敏电阻RG1=6Ω时,电压表的示数U1=4.5V,光敏电阻两端的电压U=U0﹣U1 ,
此时电路中的电流:I1= =
,即
=
…①
当光敏电阻RG2=18Ω时,电压表的示数U2=2.25V,光敏电阻两端的电压U′=U0﹣U2 ,
此时电路中的电流:I2= =
,即
=
…②
联立①②可解得:U0=9V,R0=6Ω,(5)吸尘器压力等于其重力,由题可知,摩擦力与压力成正比,
则集尘盒空置和达到最大最大集尘量时的摩擦力之比: =
=
=
,
即: =
,
所以,达到最大最大集尘量时的摩擦力:f2=20N;
因为消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功,
所以P机械=40%P电=0.4×30W=12W,
机器人做匀速运动,由P机械= =
=Fv=f2v可得,机器人运动的速度:
v= =
=0.6m/s;
所以答案是:(1)小于;17;(2)48;(3)8.25;33;(4)6;(5)达到最大集尘量时机器人运动的速度为0.6m/s.
【考点精析】关于本题考查的欧姆定律及其应用,需要了解欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR)才能得出正确答案.
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【题目】为了探究运动和力的关系,小敏进行了如图所示的实验:在水平放置的木板上铺上粗糙程度不同的毛巾,面部,让同一辆小车由同一斜面上,分别从A、B、C处由静止开始滑下,观察小车在不同水平面上运动的距离,记录在表中,实验重复三次。
(1)实验中,要使小车在水平面上开始运动时的速度相同,小车应从斜面的处滑下.
(2)实验表明:表面越光滑,小车运动的距离越(选填“远”或“近”),这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越(选填“快”或“慢”)
(3)在此实验的基础上进行合理的推理,可以得到:运动物体不受外力时,
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科目:初中物理 来源: 题型:
【题目】动物的进化会使它们的身体结构和功能更适应环境,下列用压强知识解释错误的是( )
A.啄木鸟的喙又尖又长﹣﹣减小受力面积,增大压强,有利于摄食
B.狗的犬齿很尖﹣﹣减小受力面积,增大压强,有利于撕咬食物
C.鲫鱼的身体呈梭形﹣﹣增大受力面积,减小压强,有利于水中游行
D.骆驼的趾特别宽大﹣﹣增大受力面积,减小压强,有利于沙漠行走
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【题目】关于内能、热量、温度,以下说法正确的是( )
A.0℃的冰块,内能一定为零
B.温度高的物体,内能一定大
C.物体的温度越高,所含热量越多
D.温度相同的两个物体间不会发生热传递
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【题目】如图所示,小明在进行“测量小灯泡电功率”的实验,他已连接了部分电路.已知电源电压恒为3V,小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)请用笔画线代替导线,将图示电路连接完整;
(2)连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,此时电压表有示数,电流表示数为零,则出现故障的原因可能是;
实验次数 | 电压表示数U/V | 电流表示数I/A |
1 | 2.0 | 0.17 |
2 | 2.5 | 0.20 |
3 | 3.0 | 0.22 |
(3)排除故障后继续实验时,小明移动滑动变阻器的滑片,发现电压表的示数为2V,要使灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片向移动(选填“左”或“右”).
(4)小明将实验数据记录在表格中,则灯泡的额定功率是W;当小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的电阻为Ω;由实验数据可以发现通过灯泡的电流与其两端的电压不成正比关系,这是由于;
(5)小明想通过实验来比较灯泡“实际电压是额定电压一半时的电功率P1”和“实际电流是额定电流一半时的电功率P2”的大小,但小明的同学没有通过实验也比较出了它们的大小,P1P2(选填“大于”、“小于”或“等于”)
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科目:初中物理 来源: 题型:
【题目】下列属于光的直线传播的是( )
A.患近视的同学佩戴凹透镜
B.深圳湾大桥在海面形成倒影
C.太阳光透过三棱镜形成彩色光带
D.太阳光透过树叶缝隙形成圆形光斑
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科目:初中物理 来源: 题型:
【题目】小汽车匀速行驶在公路上,坐在副驾驶位置的小红观察到小汽车速度表的指针始终在110km/h位置处,在超越相邻车道上同向匀速行驶的另一辆大客车的过程中,小红发现自己经过该车的时间约为5s,则下列四个选项中最接近大客车速度的是 ( )
A.36km/h
B.108 km/h
C.144 km/h
D.180km/h
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