Question

6．近年來，智能機器人進入百姓家，如圖所示是質量為4kg的掃地機器人某次工作時的情景，在4s內沿水平直線運動了2m，此過程中機器人所提供的牽引力為50N，g取10N/kg．求：
（1）智能機器人吸塵的工作原理是通過電動機轉動時內部壓強減小（選填“增大”或“減小”），從而使雜物進入吸塵器．
（2）此機器人在清掃地面時運動的速度為多大？
（3）若機器人靜止充電時和地面的接觸面積為2cm²．，則它對地面的壓強是多少？
（4）上述工作過程中牽引力的功率為多少？

Answer 1

分析 （1）流體壓強與流速的關系：流速越大，壓強越小．
（2）已知掃地機器人在4s內沿水平直線運動了2m，利用速度公式求解；
（3）機器人靜止在水平地面上時對地面的壓力和自身的重力相等，根據F=G=mg求出它對地面的壓力；又知道機器人與地面的接觸面積即受力面積，根據p=$\frac{F}{S}$求出它對地面的壓強；
（4）知道牽引力和移動的距離，利用W=Fs求得此過程中牽引力所做的功，再利用P=$\frac{W}{t}$求出牽引力的功率．

解答 解：（1）機器人吸塵的工作原理是流體流速大的地方壓強小，即電機轉動時內部壓強小于外部壓強，從而使雜物進入吸塵器；
（2）此機器人在清掃地面時運動的速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{2m}{4s}$=0.5m/s；
（3）機器人靜止充電時，對地面的壓力：
F_壓=G=mg=4kg×10N/kg=40N；
機器人對地面的壓強：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{40N}{2×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（4）此過程中牽引力做的功：
W=Fs=50N×2m=100J；
牽引力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{100J}{4s}$=25W．
答：（1）減小；
（2）此機器人在清掃地面時運動的速度為0.5m/s；
（3）則它對地面的壓強是2×10⁵Pa；
（4）上述工作過程中牽引力的功率為25W．

點評 本題考查了流體壓強和流速的關系，電能、功的計算，要熟練掌握物理公式，并靈活的運用，正確理解題意，并且能從表格中獲取有用信息．