【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。
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 |
表一:
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)该机器人正常工作时的电流为_____A;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/span>/s时,若吸尘电机的输入功率为25W,此时其效率为_____%;上述风量下,10min内通过吸尘电机排出的空气质量为_____kg.(取ρ空气=1.3kg/m3)
(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】小于 17 2.5 48 33 11.7 6 达到最大集尘量时机器人运动的速度为0.6m/s。
【解析】
(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=UI得,机器人正常工作时的电流:
I===2.5A,
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,
电动机的效率:
η电机=×100%=×100%=33%,
当风量为0.015m3/s时,t=10min=600s,
通过吸尘电机提出的空气体积:
V=0.015m3/s×600s=9m3,
由ρ=得,通过吸尘电机提出的空气质量:
m=ρ空气V=1.3kg/m3×9m3=11.7kg;
(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U1=3V,光敏电阻两端的电压U′=U0﹣U2,/span>
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,摩擦力与压力成正比。
==,
达到最大最大集尘量时的摩擦力f2为:
=,
解得:f2=20N,
消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。
所以40%P=Fv=f2v,
由P===Fv,可得,机器人运动的速度:v===0.6m/s.
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【题目】小明在做“测量小车的平均速度”的实验中,设计了如图所示的实验装置:小车从带刻度的斜面顶端由静止下滑,图中分别显示的是小车到达A、B、C三处时电子表的示数(数字分别表示“时:分:秒”)。
(1)实验时观察到,小车沿斜面顶端下滑到斜面底端的运动是____________直线运动.(选填“匀速”或“变速”)。
(2)实验时,斜面的坡度应很小,其原因是为了____________。
(3)通过计算得出小车在AB段的平均速度为____m/s。
(4)实验前必须学会熟练使用电子表,如果让小车过了A点才开始计时,则会使AC段的平均速度偏 ________(选填“大”或“小”)。
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【题目】如图所示,是我们常见的图象,这种图象如果在横纵坐标加上适当的物理量及单位,不可以用来描述( )
A. 同种物质质量与体积的关系
B. 单位时间内通过一个导体的电流产生的热量与通过该导体电流的关系
C. 同一位置物体所受重力与质量的关系
D. 匀速直线运动的物体通过的路程与时间的关系
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【题目】POS刷卡机给人们的生活带来了便利,POS机的刷卡位置有一个绕有线圈的小铁环制成的检测头(如图所示).在使用时,将带有磁条的信用卡在POS机指定位置刷一下,检测头的线圈中就会产生变化的电流,POS机便可读出磁条上的信息.下图中能反映POS刷卡机读出信息原理的是( )
A. B. C. D.
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【题目】如图所示,用手拨动塑料尺
(1)发出的声音是由塑料尺____产生的;
(2)如图a所示,用较小的力轻拨塑料尺;如图b所示,用较大的力重拨塑料尺。从a到b,塑料尺发出声音的___变大;
(3)如图c到图d,拨塑料尺的力不变,使塑料尺伸出桌面的长度变长,用仪器测得c图实验声音为1.3×102,d图实验声音为1.2×102,两个数据的单位是____;可见随着塑料尺伸出桌面的长度变长,发出声音的____变低;
(4)如图c到图f,拨塑料尺的力不变,塑料尺伸出桌面的长度不变,在塑料尺右端开小孔,开孔前后、两次发声的波形图象如图所示。可见结构的不同,会导致发出声音的____改变。
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【题目】如图甲所示的电路图,电源电压为9V且保持不变,小灯泡L标有“6V 6W”的字样,闭合开关S后,将滑动变阻器划片P从某点A移到另一点B的过程中(图中未标出),电流表与电压表表示数的变化曲线如图乙所示.求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)小灯泡正常发光60s消耗的电能;
(3)小灯泡电功率为2.1W的电阻;
(4)滑片P在A、B位置时,滑动变阻器消耗的电功率之差.
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【题目】在“电阻上的电流跟两端电压的关系”的实验中,小莉将实物连接成如图甲所示的电路。
(1)根据实物图请在图乙方框中画出对应的电路图。
(______)
(2)连接电路时,开关要______。
(3)闭合开关后,发现电流表示数较小,而且无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表有示数都不变,其原因可能是______。
(4)排除故障后,小明在实验中通过调节滑动变阻器的滑片,测出电阻R在不同电压下的电流值,如下表所示
U(V) | ||||||
I(A) |
①小明在实验中所用电阻R的阻值约为______。
②分析表中的数据得到:电阻一定时,电流跟电压成______。
(5)本实验中,滑动变阻器的作用______、______。
(6)如果用此电路装置来探究“电流跟导体的电阻的关系”时滑动变阻器的作用是______(选填“A”或“B”)
A.改变定值电阻两端电压控制定值电阻两端电压保持不变。
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【题目】如图所示,闭合开关S,在滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,下列说法正确的是( )
A. 电压表V1示数变大,灯泡L的实际功率变小
B. 电压表V2示数变大,灯L的亮度变亮
C. 电流表A的示数变大,灯L的亮度变暗
D. 电压表V1与电流表A示数比值变大,灯L的亮度变暗
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【题目】同学们在研究冰的熔化特点实验中:
(1)图甲是小明用“水浴法”做冰的熔化实验装置,待冰完全熔化后,小明又持续加热了一段时间,当温度计示数维持100℃不变(外界气压为一个标准大气压)时,试管中的水_____(选填“沸腾”或“不沸腾”)。
(2)图乙是小明得到的实验图象,由图象可知:实验过程中,冰熔化阶段用时_____min;冰熔化时,吸收热量,温度_____;
(3)同一实验室其他小组的一个同学却发现,他们所用的温度计放在冰水混合物中时示数是4℃;放在沸水中,示数是94℃.用此温度计测得一杯水的温度为40℃,该示数是否可信?_____。(选填“可信”或“不可信”)
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