Question

20．近年来，智能机器人进入百姓家，如图所示是质量为4kg的扫地机器人某次工作时的情景，在4s内沿水平直线运动了2m，此过程机器人所提供的牵引力为50N，g取10N/kg．求：
（1）为智能机器人提供牵引力的是电动机，电动机的原理是通电导线在磁场中受力的作用；
（2）若机器人静止充电时和地面的接触面积为2cm²，则它对地面的压强为多少？
（3）上述工作过程中牵引力的功率为多少？

Answer 1

分析 （1）通电导线在磁场中受力运动，即电能转化为机械能，电动机就是利用该原理制成的．
（2）机器人静止在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等，根据F=G=mg求出它对地面的压力；又知道机器人与地面的接触面积即受力面积，根据p=$\frac{F}{S}$求出它对地面的压强；
（3）知道牵引力和移动的距离，利用W=Fs求得此过程中牵引力所做的功，再利用P=$\frac{W}{t}$求出牵引力的功率．

解答 解：
（1）电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的．
（2）机器人静止充电时，对地面的压力：
F_压=G=mg=4kg×10N/kg=40N；
机器人对地面的压强：
p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{40N}{2×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（3）此过程中牵引力做的功：
W=Fs=50N×2m=100J；
牵引力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{100J}{4s}$=25W．
答：（1）通电导线在磁场中受力的作用．
（2）若机器人静止充电时和地面的接触面积为2cm²，则它对地面的压强为2×10⁵Pa；
（3）上述工作过程中牵引力的功率为25W．

点评 本题以扫地机器人为载体考查了重力和压强大小的计算、功和功率的计算，涉及的知识点较多，但总体难度不大．