【題目】如圖甲所示為一款能自動清掃地面的掃地機(jī)器人。機(jī)器人通過電動機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生高速氣流,將灰塵、雜物吸入集塵盒;其防滑輪皮采用凸凹材質(zhì)制成;底部安裝有塑料刷,用于清掃吸附在地板上的灰塵及輕小物體;前端裝有感應(yīng)器,通過發(fā)射、接收超聲波或紅外線來偵測障礙物。當(dāng)剩余電量減為電池容量的20%時,機(jī)器人會主動尋找充電器充電。表一為某掃地機(jī)器人的部分參數(shù)。電池容量指放電電流與放電總時間的乘積。
表一:
機(jī)器人中吸塵電機(jī)的吸入功率是衡量其優(yōu)劣的重要參數(shù),測得某吸塵電機(jī)的吸入功率與真空度、風(fēng)量間的對應(yīng)關(guān)系如表二。真空度指主機(jī)內(nèi)部氣壓與外界的氣壓差。風(fēng)量指單位時間內(nèi)通過吸塵電機(jī)排出的空氣體積。吸塵電機(jī)吸入功率與輸入功率的比值叫做效率。
表二:
(1)機(jī)器人工作時,主機(jī)內(nèi)部的氣壓 (選填“大于”、“小于”或“等于”)大氣壓而產(chǎn)生吸力。若該機(jī)器人向障礙物垂直發(fā)射超聲波,經(jīng)過0.001s收到回波,則其發(fā)射超聲波時與障礙物間的距離為 cm。(設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s)
(2)該機(jī)器人正常工作時的電流為 A;充滿電后至下一次自動充電前能夠連續(xù)正常工作的最長時間為 min。
(3)由表二數(shù)據(jù)可知,當(dāng)風(fēng)量為0.015m3/s時,若吸塵電機(jī)的輸入功率為25W,此時其效率為 %;上述風(fēng)量下,10min內(nèi)通過吸塵電機(jī)排出的空氣質(zhì)量為 kg。(取ρ空氣=1.3kg/m3)
(4)光敏電阻是制作灰塵傳感器的常用元件。圖乙為某機(jī)器人中吸塵電機(jī)內(nèi)部的光敏電阻的控制電路,兩端總電壓U0恒定(U0<12V),RG為光敏電阻,其阻值隨空氣透光程度的變化而變化,R0為定值電阻。當(dāng)光敏電阻分別為6Ω和18Ω時,電壓表的示數(shù)分別為4.5V和2.25V,則R0= Ω。
(5)若機(jī)器人1秒鐘消耗的電能中有40%用于克服摩擦力做功。已知集塵盒空置時,機(jī)器人勻速運(yùn)動時受到的摩擦阻力為16N,查閱資料顯示摩擦力與壓力成正比,則達(dá)到最大集塵量時機(jī)器人運(yùn)動的速度為多少?(寫出必要計算步驟)
【答案】(1)小于;17;
(2)2.5;48;
(3)33;11.7;
(4)6;減小
(5)0.6m/s
【解析】試題分析:(1)由流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:流速越大的位置壓強(qiáng)越小,可知機(jī)器人在工作時,由于轉(zhuǎn)動的扇葉處氣體的流速大,壓強(qiáng)小,在外界大氣壓的作用下將灰塵、雜物吸入集塵盒,故主機(jī)內(nèi)部的氣壓小于大氣壓而產(chǎn)生吸力,由v=s/t得,超聲波從發(fā)射到收到回波所通過的總路程:s總=vt=340m/s×0.001s=0.34m,
則其發(fā)射超聲波時與障礙物間的距離:s=s總/2=0.34m/2=0.17m=17cm
(2)由P=IU得,機(jī)器人正常工作時的電流I=P/U=30W/12V=2.5A.
充滿電后的電池容量Q1 =2500mAh,下一次自動充電前的電池容量Q2 =ηQ1=20%×2500mAh=500mAh,
消耗的電池容量Q=Q1-Q2=2500mAh-500mAh=2000mAh,正常工作時的電流I=2.5A=2500mA,
由I=Q/t得,連續(xù)正常工作的最長時間t=Q/I=2000mAh/2500mA=0.8h=48min
(3)由表格中數(shù)據(jù)可知,吸入功率等于真空度與風(fēng)量的乘積,當(dāng)風(fēng)量為0.015m3/s時,吸塵電機(jī)吸入功率P吸入=550Pa×0.015m3/s=8.25W,η電機(jī)=P吸入/P輸入×100%=8.25W/25W×100%=33%;
當(dāng)風(fēng)量為0.015m3/s時,t=10min=600s,通過吸塵電機(jī)提出的空氣體積V=0.015m3 /s×600s=9m3,
由ρ=m/V得,通過吸塵電機(jī)提出的空氣質(zhì)量m=ρ空氣V=1.3kg/m3×9m3=11.7kg;
(4)由電路圖可知,光敏電阻RG和定值電阻R0串聯(lián),電壓表測定值電阻R0兩端的電壓,當(dāng)光敏電阻RG1=6Ω時,電壓表的示數(shù)U1 =6V,光敏電阻兩端的電壓U=U0-U1,
此時電路中的電流I1 =U1/R0=U0U1/RG1,即6V/R0=U06V/6Ω…①
當(dāng)光敏電阻RG2=18Ω時,電壓表的示數(shù)U1=3V,光敏電阻兩端的電壓U′=U0-U2,
此時電路中的電流I2 =U2/R0=U0U2/RG2,即3V/R0=U03V/18Ω…②聯(lián)立①②可解得:U0 =12V,R0 =6Ω;
設(shè)電壓表示數(shù)為U,此時電路中的電流I=U/R0=U0/R0+RG,即U=U0R0/R0+RG,電源電壓U0恒定,R0為定值電阻,由此可見,電壓表的示數(shù)U與總阻值(R0 +RG)成反比,則轉(zhuǎn)化后表盤上從左到右相鄰兩刻度線對應(yīng)阻值的減小量將減小。
(5)吸塵器壓力等于其重力,由題知摩擦力與壓力成正比,f1/f2=G1/G2=m1/m2,達(dá)到最大最大集塵量時的摩擦力f2為:16N/f2=4kg/4kg+1kg,解得:f2=20N,消耗的電能中有40%用于克服摩擦力做功,所以40%P=Fv=f2v,機(jī)器人運(yùn)動的速度:v=0.4P/f2=0.4×30W/20N=0.6m/s
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能(氣流的動能)來發(fā)電的裝置.下表是某地的一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī),其風(fēng)輪正面迎風(fēng)時,在不同風(fēng)速下獲得的能量.
(1)由表可知,當(dāng)風(fēng)速25m/s時,該風(fēng)力發(fā)電機(jī)1s內(nèi)獲得的能量E為____;
(2)當(dāng)風(fēng)速20m/s時,一臺風(fēng)車工作1h所產(chǎn)生的電能供100只“220V-100W”燈泡正常工作8h,則這臺風(fēng)車發(fā)電效率為______.
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【題目】如圖所示,物體在水平拉力F的作用下沿水平桌面勻速向右運(yùn)動,下列說法中正確的是:( )
A. 物體所受拉力和重力是一對平衡力
B. 物體所受重力和桌面對物體的支持力是一對平衡力
C. 桌面對物體的支持力和物體對桌面的壓力是一對平衡力
D. 桌面對物體的支持力和物體受到的摩擦力是一對平衡力
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【題目】小明用臺秤研究人在豎直升降電梯中的運(yùn)動.他先在地面上用臺秤稱得自己的體重為500N,再將臺秤移至電梯內(nèi),電梯從t=0時由靜止開始向下運(yùn)動到t=11s時停止,測得臺秤對自己的支持力F隨時間t變化的圖象如圖所示,則
A. 0~2s的過程中,小明的動能不變
B. 2s~10s的過程中,小明的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能
C. 10s~11s的過程中,小明的機(jī)械能不斷減小
D. 0~11s的過程中,小明的機(jī)械能不斷增大
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【題目】物理興趣小組的同學(xué)們想探究通過導(dǎo)體的電流與電壓的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)室有電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、規(guī)格不同的定值電阻、開關(guān)和導(dǎo)線等器材各若干供同學(xué)們選擇,實(shí)驗(yàn)所用電路如圖a所示.
(1)圖b是某組同學(xué)尚未完成連接的實(shí)物電路,請你用筆畫線代替兩根導(dǎo)線完成連接(連線不交叉).要求:滑動變阻器的滑片P向A端移動,電壓表示數(shù)變大_______ .
(2)他們測得多組數(shù)據(jù)記錄在下表中,在給定的坐標(biāo)紙上作出圖象,分析得出了結(jié)論.在與其他組交流時發(fā)現(xiàn)雖然各小組作出的圖象都是正確的,但是在相同的坐標(biāo)紙上有些小組的圖象卻明顯不同.請你利用表中數(shù)據(jù)在圖c中作出I﹣U圖象________,并回答造成這種不同的原因:_____________________.
(3)該組同學(xué)為了進(jìn)一步探究電路的性質(zhì),他們選擇了一個電壓可調(diào)的電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)所用電路如圖d所示,但電壓表位置不詳,電阻R1的阻值為8Ω,所用滑動變阻器R2是“10Ω 2A”和“5Ω 3A”中的一個.若某次實(shí)驗(yàn)時兩表刻度盤上的指針位置如圖e所示,此時滑動變阻器接入電路的阻值恰為最大值的一半.請發(fā)揮你的聰明才智,通過計算推測他們實(shí)驗(yàn)時所用變阻器R2的規(guī)格是________________,R2的電壓為____________ V。
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【題目】甲、乙、丙三輛小車同時同地向東運(yùn)動,它們運(yùn)動的圖象如圖所示,由圖象可知,運(yùn)動速度相同的小車是_____和_____;圖B中陰影部分的面積所表示的物理量是_____。
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【題目】每年的3月22日至28日是“中國水周”。為響應(yīng)節(jié)水護(hù)水的號召,某中學(xué)物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)(PBL)小組對我市某區(qū)域河道水的密度指標(biāo)進(jìn)行了測量:
(1)將天平放在水平桌面上,游碼歸零后發(fā)現(xiàn)指針在分度盤左側(cè),如圖甲所示。要使天平橫梁平衡,應(yīng)進(jìn)行的操作是_____,(選填“移動游碼“或“調(diào)節(jié)平衡螺母“),直到天平平衡。
(2)將空燒杯放在左盤,砝碼放在右盤,指針仍偏向分度盤左側(cè),接下來應(yīng)該_____直到天平平衡,測得空燒杯的質(zhì)量為30g。
(3)將河水樣品倒入燒杯中,在液面處標(biāo)記A,用天平測得燒杯和河水的總質(zhì)量如圖乙所示,為_____g。
(4)把燒杯中河水樣品倒盡并擦干燒杯,將純凈水倒入燒杯至_____,用天平測出燒杯和純凈水的總質(zhì)量為74g。
(5)則樣品河水的密度為_____kg/m3。
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【題目】小轎車上都裝有一個用來提醒司機(jī)是否關(guān)好車門的指示燈。四個車門中只要有一個門沒關(guān)好(相當(dāng)于一個開關(guān)斷開),該指示燈就會發(fā)光。如圖所示的模擬電路圖中符合要求的是( )
A. B. C. D.
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【題目】某興趣小組測量一種易溶于水且形狀不規(guī)則的固體顆粒物質(zhì)的密度,測量的部分方法和結(jié)果如圖所示。
(1)將托盤天平放在水平臺上,把_____(選填“平衡螺母”或“游碼”)移至標(biāo)尺左端零刻線處,發(fā)現(xiàn)指針靜止時指在分度盤中線的左側(cè)(如圖),則應(yīng)將平衡螺母向______(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)使橫梁平衡。
(2)把適量的固體顆粒放在天平左盤內(nèi),增減右盤的砝碼,調(diào)節(jié)______使橫梁重新平衡,此時砝碼質(zhì)量和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖甲所示,則稱量的顆粒的質(zhì)量是_____g。
(3)因顆粒易溶于水,小組同學(xué)采用圖乙所示方法測量體積,所稱量的顆粒的體積是____cm3。
(4)該物質(zhì)的密度是____kg/m3。
(5)在C步操作中,若搖動不夠充分,鐵砂未充滿顆粒的空隙,則測出的值比實(shí)際密度偏______(填“大”或“小”)。
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