Question

 2012年，一款名為“阿西莫”的步行仿真機(jī)器人震驚了世界．他的身高僅為成人的一半，總重54kg，全身依靠背后背負(fù)的高能電池供電．可以完成上下樓梯、擁抱、倒茶等對于機(jī)器人來說十分高難的動(dòng)作．
（1）若“阿西莫”每只腳與地面的接觸面積為200cm²那么在其站立時(shí)對地面的壓強(qiáng)為多少？
（2）在其開發(fā)公司HONDA的介紹中，我們可以看到“阿西莫”在滿能量的前提下，最高可爬上10米高的樓頂．那么他的有用功為多少？
（3）假設(shè)“阿西莫”背后高能電池儲(chǔ)備的最大能量與5g干木柴完全燃燒時(shí)釋放的能量大小相等，那么“阿西莫”上樓梯時(shí)的效率為多少？（干木柴的熱值為q_干木柴=1.2×10⁷J/kg  g=10N/kg）

Answer 1

分析：（1）“阿西莫”對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)壓強(qiáng)公式求出站立時(shí)對地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)W=Gh求出他爬上10米高的樓頂時(shí)做的有用功；
（3）根據(jù)W=Q=mq求出爬樓消耗的總能量，再根據(jù)效率公式求出上樓梯時(shí)的效率．

解答：解：（1）站立時(shí)對地面的壓力：
F=G=mg=54kg×10N/kg=540N，
站立時(shí)對地面的壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

540N

2×200×10-4m2

=1.35×10⁴Pa；
（2）他爬上10米高的樓頂時(shí)做的有用功：
W_有=Gh=mgh=54kg×10N/kg=540N×10m=5400J；
（3）上樓梯時(shí)消耗的總能量：
W=Q_放=m′g=5×10^-3kg×1.2×10⁷J/kg=60000J，
上樓梯時(shí)的效率：
η=

W有

W

×100%=

5400J

60000J

×100%=9%．
答：（1）在其站立時(shí)對地面的壓強(qiáng)為1.35×10⁴Pa；
（2）他爬上10米高的樓頂時(shí)做的有用功為5400J；
（3）“阿西莫”上樓梯時(shí)的效率為9%．

點(diǎn)評：本題考查了壓強(qiáng)、功、燃料熱值、效率的計(jì)算，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等，要注意受力面積為兩只腳的面積，計(jì)算過程還要注意單位的換算．