Question

2．新型物流机器人被大型物流公司广泛使用，极大提高了产品出入库效率．如图为某号物流机器人质量为300kg，机器人底部与地面接触的面积0.75m²，在6s内，机器人从地面上将重0.3t物品举髙2m并水平前行3m把物品码放整齐，完成一次工作流程（取 g=10N/kg），
求：
（1）机器人在水平地面上不工作时对地面的压强有多大？
（2）机器人完成一次工作流程克服物品重力做的功是多少？
（3）若机器人的总功率是5kW，工作过程中的机械效率多大？

Answer 1

分析 （1）机器人在水平地面不工作时，对地面压力F=G=mg，根据p=$\frac{F}{S}$计算机器人对地面的压强；
（2）根据W=Gh计算机器人完成一次工作流程克服物品重力做的功；
（3）根据P=$\frac{W}{t}$计算机器人做的总功，根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算机器人工作过程中的机械效率．

解答 解：
（1）机器人在水平地面不工作时，对地面压力：
F=G=mg=300kg×10N/kg=3000N，
机器人对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{3000N}{0.75{m}^{2}}$=4×10³Pa；
（2）机器人完成一次工作流程克服物品重力做的功：
W_有=Gh=m_物gh=0.3×10³kg×10N/kg×2m=6×10³J；
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得，机器人完成一次工作流程所做功（总功）：
W_总=Pt=5000W×6s=3×10⁴J，
所以机器人工作过程中的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{6×1{0}^{3}J}{3×1{0}^{4}J}$=20%．
答：（1）机器人在水平地面上不工作时对地面的压强为4×10³Pa；
（2）机器人完成一次工作流程克服物品重力做的功为3×10⁴J；
（3）若机器人的总功率是5kW，工作过程中的机械效率为20%．

点评 本题考查了压强、有用功、总功和机械效率的计算，熟练运用公式是关键，计算中要注意各物理量的单位要统一．