Question

【題目】閱讀短文，回答問題： 掃地機器人與吸塵器
掃地機器人是一款能自動清掃的智能家用電器，如圖甲．
機器人通過電動機旋轉產生高速氣流，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；前端裝有感應器，通過發射、接收超聲波或紅外線來偵測障礙物．當剩余電量減為電池容量的20%時，機器人會主動尋找充電器充電．表一為某掃地機器人的部分參數．電池容量指放電電流與放電總時間的乘積．
表一：

額定工作電壓	12V	額定功率	30W	清掃100m2運行時間50min
電池容量	2500mAh	工作噪音	＜50dB

機器人中吸塵電機的吸入功率是衡量其優劣的重要參數，測得某吸塵電機的吸入功率與真空度、風量間的對應關系如表二．真空度指主機內部氣壓與外界的氣壓差．風量指單位時間內通過吸塵電機排出的空氣體積．吸塵電機吸入功率與輸入功率的比值叫做效率．
表二：

真空度（Pa）	400	450	500	550	600
風量（m3/s）	0.025	0.02	0.017	0.015	0.013
吸入功率（W）	10	9		8.25	7.8

（1）機器人工作時，主機內部的氣壓（大于/小于/等于）大氣壓而產生吸力．若該機器人向障礙物垂直發射超聲波，經過0.001s收到回波，則其發射超聲波時與障礙物間的距離約為cm．（設超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s）
（2）下列說法中錯誤的是 ．
A.地面有靜電時，輕小物體會吸附在地板上而不易清掃
B.采用凸凹材質的輪皮，可增大機器人與地面間的摩擦
C.當遇到玻璃門等透明障礙物時，使用紅外線感應器效果較好
D.機器人工作時發出的聲音不會對人的聽力造成損傷
（3）該機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正常工作的最長時間為min．
（4）由表二數據可知，當風量為0.017m3/s時，若其效率為34%，此時吸塵電機的輸入功率為W；上述風量下，10min內通過吸塵電機提出的空氣質量為kg．（取ρ空氣=1.3kg/m3）
（5）如圖乙為某傳統吸塵器，表三為該吸塵器的部分數據．分析題中信息，從物理角度談一下掃地機器人與傳統的吸塵器相比，有哪些優點？；、（寫出兩條） 表三：

額定工作電壓	220V	額定功率	1400W
工作噪音	＜75dB	清掃100m2工作時間	10min

Answer 1

【答案】
（1）小于；17
（2）C
（3）2.5；48；
（4）】8.5；13.26
（5）50dB＜75 dB；噪音小環保；節能
【解析】解：（1）由流體壓強與流速的關系：流速越大的位置壓強越小可知，機器人在工作時，由于轉動的扇葉處氣體的流速大，壓強小， 在外界大氣壓的作用下將灰塵、雜物吸入集塵盒，故主機內部的氣壓小于大氣壓而產生吸力．由v= 得，超聲波從發射到收到回波所通過的總路程：s總=vt=340m/s×0.001s=0.34m，則其發射超聲波時與障礙物間的距離：s= = =0.17m=17cm；（2）A．地面有靜電時，由于帶電體具有吸引輕小物體的性質，所以輕小物體會吸附在地板上而不易清掃，故A正確；
B．采用凸凹材質的輪皮，是為了在壓力一定時，增大接觸面的粗糙程度來增大機器人與地面間的摩擦，故B正確；
C．當遇到玻璃門等透明或半透明障礙物時，其將直接穿過而不產生任何回波，這樣掃地機器人就無法感應到前方有障礙物，于是也就無法做出減速的工作了，所以不能使用紅外線感應器，使用超聲波感應器較好，故C錯誤；
D．為了保護聽力，應控制噪聲不超過90dB，機器人工作時發出的聲音小于50dB，所以不會對人的聽力造成損傷，故D正確
故選C．（3）由P=IU得，機器人正常工作時的電流：I= = =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= 得，連續正常工作的最長時間：t= = =0.8h=48min；（4）由表格中數據可知，吸入功率等于真空度與風量的乘積，當風量為0.017m3/s時，吸塵電機吸入功率：P吸入=500Pa×0.017m3/s=8.5W，當風量為0.017m3/s時，t=10min=600s，則通過吸塵電機提出的空氣體積：V=0.017m3/s×600s=10.2m3 ， 由ρ= 得，通過吸塵電機提出的空氣質量：m=ρ空氣V=1.3kg/m3×10.2m3=13.26kg．（5）由圖可知，掃地機器人與傳統的吸塵器相比50dB＜75dB，噪音小環保；由P= 可得，掃地機器人清掃100m2房間時消耗電能W1=P1t1=30W×50×60s=9×104J，傳統的吸塵器清掃100m2房間時消耗電能W2=P2t2=1400W×10×60s=8.4×105J，因為9×104J＜8.4×105J，所以掃地機器人比傳統的吸塵器節能．
所以答案是：（1）小于；17；（2）C；（3）2.5； 48；（4）8.5；13.26；（5）50dB＜75 dB；噪音小環保；節能．