Question

18．隨著生活水平的提高，掃地機(jī)器人逐步進(jìn)入普通家庭．掃地機(jī)器人具有主動躲避障礙物、自動洗塵、自動返回充電等諸多智能功能．如圖所示是某款掃地機(jī)器人，銘牌上的部分參數(shù)如下表所示，請回答下列有關(guān)問題．
（1）機(jī)器人洗塵時，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪把空氣排出風(fēng)機(jī)，使外部空氣和灰塵不斷地補(bǔ)充進(jìn)風(fēng)機(jī)，吸塵器就能“洗塵”了，其原理是利用了流體的流速越大，壓強(qiáng)越�。�
（2）電池容量“3000mA•h”是指當(dāng)工作電流為3000mA時能持續(xù)供電1h．若充滿電后所有電量用于掃地，則可供機(jī)器人持續(xù)正常工作多長時間？

項(xiàng)目	指標(biāo)參數(shù)
工作電壓	15V
功率	30W
電池容量	3000mAh

（3）機(jī)器人的供電系統(tǒng)設(shè)有自動充電功能．當(dāng)檢測到電池容量低至10%時會自動返回充電．若返回過程中受到的阻力為20牛，為確保機(jī)器人能順利返回充電，需要充電時離充電座最遠(yuǎn)為多少米？（為保護(hù)電池，機(jī)器人智能用剩余電池容量的40%來克服阻力做功）

Answer 1

分析 （1）流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：流速越大，壓強(qiáng)越�。�
（2）先利用W=UIt求出電池的能量，再利用公式P=$\frac{W}{t}$的變形公式，可求出持續(xù)工作的時間．
（3）先計(jì)算電源用來克服阻力提供的能量，由克服阻力做的功，求出可以行駛的距離．

解答 解：（1）高速旋轉(zhuǎn)的葉輪把空氣排出風(fēng)機(jī)，同時使外部空氣和灰塵不斷地補(bǔ)充進(jìn)風(fēng)機(jī)，吸塵器就能“吸塵”了，其原理利用了流體流速大的地方壓強(qiáng)�。�
（2）電池的容量為W=UIt=15V×3A×3600s=162000J，
由P=$\frac{W}{t}$=得：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{162000J}{30W}$=5400s=1.5h；
（3）機(jī)器人吸塵器達(dá)到最大吸塵量時，克服摩擦力做到功為：
W′=Wη=162000J×10%×40%=6480J；
根據(jù)W=Fs=fs得：
s=$\frac{W}{f}$=$\frac{6480J}{20N}$=324m．
答：（1）流體的流速越大，壓強(qiáng)越��；
（2）可供機(jī)器人持續(xù)正常工作1.5h；
（3）需要充電時離充電座最遠(yuǎn)為324m．

點(diǎn)評 本題涉及的物理知識多，難度較大，有力學(xué)知識力的平衡、功t 功率等知識點(diǎn)，一環(huán)扣一環(huán)，這類題能讓學(xué)生對各物理量有一個整體性的掌握，有點(diǎn)難度，學(xué)生要熟練掌握物理公式，并靈活的運(yùn)用到計(jì)算中去．