【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。
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。
(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/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】(1)小于;17;(2)2.5;48;(3)33;11.7;(4)6;减小(5)0.6m/s
【解析】试题分析:(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=s/t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=s总/2=0.34m/2=0.17m=17cm
(2)由P=IU得,机器人正常工作时的电流I=P/U=30W/12V=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=Q/t得,连续正常工作的最长时间t=Q/I=2000mAh/2500mA=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,η电机=P吸入/P输入×100%=8.25W/25W×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=m/V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 =6V,光敏电阻两端的电压U=U0-U1,此时电路中的电流I1 =U1/R0=U0U1/RG1,即6V/R0=U06V/6Ω…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,此时电路中的电流I2 =U2/R0=U0U2/RG2,即3V/R0=U03V/18Ω…②;联立①②可解得:U0 =12V,R0 =6Ω;设电压表示数为U,此时电路中的电流I=U/R0=U0/R0+RG,即U=U0R0/R0+RG,电源电压U0恒定,R0为定值电阻,由此可见,电压表的示数U与总阻值(R0 +RG)成反比,则转化后表盘上从左到右相邻两刻度线对应阻值的减小量将减小。
(5)吸尘器压力等于其重力,由题知摩擦力与压力成正比,f1/f2=G1/G2=m1/m2,达到最大最大集尘量时的摩擦力f2为:16N/f2=4kg/4kg+1kg,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,机器人运动的速度:v=0.4P/f2=0.4×30W/20N=0.6m/s
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【题目】下列关于误差的说法正确的是( )
A. 误差就是错误
B. 采用精密仪器就不会产生误差
C. 误差不能消除,只能尽量减少,但错误是可以消除的
D. 只要正确测量,仪器越精密就没有误差
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【题目】小明在一家商场通过光亮的瓷砖地面看到了挂在天花板上的吊灯。他看到的其实是吊灯的______(填“虚”或“实”)像。如果吊灯到地面的距离是6m,则像到地面的距离为______m。小华发现通过地毯就看不到吊灯的像,这是因为光照射到地毯时发生了____(填“镜面”或“漫”)反射。
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【题目】在“探究浮力的大小跟什么因素有关”时,小军同学提出如下猜想:
猜想1:可能跟物体浸入液体中的体积(排开液体的体积)有关;
猜想2:可能跟物体浸入液体中的深度有关;
猜想3:可能跟液体的密度有关。
为了验证上述猜想,小军在如右图所示的弹簧测力计下端挂了一体积为10 cm3的铁块依次把它缓缓地浸入水中不同的位置,然后又把它浸没到盐水中(ρ盐水=1.01×103 kg/m3 )。请回答下列问题:
(1)铁块从①一②一③的过程中,铁块受到的浮力 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)铁块从③一④的过程,是为了验证猜想 (选填序号),该猜想 (选填“正确”或“不正确”)。
(3)为了验证猜想3。他选取盐水和水进行对比实验(铁块均浸没于液体中)。他这样选是否合适: (选填“合适”或“不合适”),你的简要理由是 。
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【题目】如图,质量相等的A.B. C三个小球,放在同一液体中,结果A球漂浮,B球悬浮,C球下沉到容器底部,下列说法中正确的是( )
A. 如果三个小球都是空心的,则它们的体积可能相等
B. 如果三个小球的材料相同,则A.B两球一定是空心的
C. 如果三个小球都是空心的,则它们所受浮力的大小关系为FA>FB>FC
D. 如果三个小球都是实心的,则它们密度的大小关系为ρA>ρB>ρC
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【题目】汽油机的效率往往比柴油机低,这说明( )
A. 汽油机的功率比柴油机小
B. 汽油机做的功比柴油机少
C. 柴油机消耗柴油多
D. 柴油机的内能转化为机械能的百分比大
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【题目】冰壶运动是冬奥会的比赛项目,如图甲所示(g取10N/kg).
(1)用刻度尺测量冰壶的高度AB如图乙所示,其测量值为 cm.
(2)冰壶由花岗岩制成,质量为20kg,体积为8×10-3m3,这种花岗岩的密度为 g/cm3,停在水平冰面上的冰壶与冰面的接触面积为200cm2,冰壶对冰面的压强为 Pa.
(3)比赛时运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,擦冰时利用 的方式改变物体的内能,使一些冰熔化成薄薄的一层水,从而 (增大/减小)滑动摩擦力.若以运动的冰壶为参照物,则座位上观看冰壶比赛的观众是 (运动/静止)的.
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