Question

16．閱讀短文，回答問題．
掃地機器人      掃地機器人是一款能自動清掃地面的智能家用電器（如圖甲所示）．
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；其輪子的防滑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(fā)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．
      機器人中吸塵電機的吸入功率、風量和真空度是衡量其優(yōu)劣的重要參數(shù)．風量指單位時間內通過吸塵電機排出的空氣體積．真空度指主機內部氣壓與外界的氣壓差．
下表為某掃地機器人的部分參數(shù)．

額定工作電壓	12V	額定功率	30W
電池容量	2500mAh	工作噪音	＜50dB

（1）機器人工作時，主機內部的氣壓小于（大于/小于/等于）大氣壓而產生吸力．
（2）下列說法中錯誤的是D
A．地面有靜電時，輕小物體會吸附在地板上而不易清掃
B．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
C．機器人工作時發(fā)出的聲音不會對人的聽力造成損傷
D．采用凸凹材質的輪皮，可增大機器人與地面間的摩擦
（3）若風量為0.015m³/s時，10min內通過吸塵電機排出的空氣質量為11.7kg．（ρ_空氣=1.3kg/m³）
（4）光敏電阻是制作灰塵傳感器的常用元件．圖乙為某光敏電阻的控制電路，電源電壓U₀恒定，R_G為光敏電阻，其阻值隨空氣透光程度的增大而增大，R₀為定值電阻．當光敏電阻分別為6Ω和18Ω時，電壓表的示數(shù)分別為6V和3V，則R₀=6Ω．
（5）為監(jiān)測空氣的透光程度，現(xiàn)將電壓表表盤的相關刻度值轉化為表示空氣中灰塵數(shù)目的刻度，則轉化后表盤上指針偏轉程度越大表示空氣中灰塵數(shù)目越多（多/少）．

Answer 1

分析 （1）利用流體壓強與流速的關系分析：流速越大的位置壓強越��；
（2）①靜電現(xiàn)象，帶電體具有吸引輕小物體的性質；
②增大摩擦的方法：增大壓力和增大接觸面的粗糙程度；
③聲音的強弱等級用分貝來表示．0dB是人能聽到的最微弱的聲音；30-40dB是較為理想的安靜環(huán)境；70dB會干擾生活、影響工作；長期生活在90dB以上的噪聲環(huán)境中，聽力會受到嚴重的影響；超過150dB的噪聲環(huán)境，會使雙耳完全失去聽力；
④紅外線的物理特性有：熱作用強；穿透云霧的能力強；
（3）根據(jù)風量和時間求出空氣的體積，再利用m=ρ_空氣V通過吸塵電機提出的空氣質量．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電流相等的特點，利用歐姆定律列出光敏電阻在不同阻值的電流方程，聯(lián)立即可解得定值電阻的阻值；
（5）利用歐姆定律找出電壓表示數(shù)與對應的總阻值（R₀+R_G）的關系，即可判斷表盤上從左到右相鄰兩刻度線對應阻值的減小量．

解答 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．
（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．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B錯誤．
C．為了保護聽力，應控制噪聲不超過90dB，機器人工作時發(fā)出的聲音小于50dB，所以不會對人的聽力造成損傷，故C正確；
D．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D正確；
故選B．
（3）當風量為0.015m³/s時，t=10min=600s，則通過吸塵電機提出的空氣體積：
V=0.015m³/s×600s=9m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，通過吸塵電機排出的空氣質量：
m=ρ_空氣V=1.3kg/m³×9m³=11.7kg．
（4）由電路圖可知，光敏電阻R_G和定值電阻R₀串聯(lián)，電壓表測定值電阻R₀兩端的電壓，
當光敏電阻R_G1=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=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{0}{-U}_{1}}{{R}_{G1}}$，即$\frac{6V}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{0}-6V}{6Ω}$…①
當光敏電阻R_G2=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=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{0}-{U}_{2}}{{R}_{G2}}$，即$\frac{3V}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{0}-3V}{18Ω}$…②
聯(lián)立①②可解得：U₀=12V，R₀=6Ω．
（5）設電壓表示數(shù)為U，此時電路中的電流I=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}+{R}_{G}}$，
即U=$\frac{{U}_{0}{R}_{0}}{{R}_{0}+{R}_{G}}$，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+R_G）成反比，則轉化后表盤上從左到右相鄰兩刻度線對應阻值的減小量將減小，即轉化后表盤上指針偏轉程度越大表示空氣中灰塵數(shù)目越多．
故答案為：（1）小于；（2）B； （3）11.7；   （4）6；  （5）多．

點評 本題涉及到力學、聲學、光學、電學等物理知識較多，跨度大，綜合性很強，有一定的難度，需要仔細分析判斷，學生要熟練掌握電功率公式、電流的定義式、效率公式的綜合應用．