Question

5．掃地機(jī)器人是智能家用電器的一種．正逐漸進(jìn)入我們的生活，如圖所示，是一款集自動(dòng)清掃技術(shù)和人工智能設(shè)計(jì)于一體的地面清掃機(jī)器人．機(jī)器人質(zhì)量是3.6kg，與地面的接觸面積是9×10^-2m²．（g取10N/kg）求：
（1）此機(jī)器人靜止時(shí)，它對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）該機(jī)器人在1min內(nèi)沿直線勻速清掃的距離為18m，若它在運(yùn)動(dòng)中所受阻力為105N，此過(guò)程中機(jī)器人的水平推力所做的功及功率分別是多大？

Answer 1

分析 （1）知道機(jī)器人的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出受到的重力；機(jī)器人靜止在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，又知道與地面的接觸面積即受力面積，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）機(jī)器人沿直線勻速清掃，運(yùn)動(dòng)中所受阻力等于水平推力，利用W=Fs求得此過(guò)程中機(jī)器人的水平推力所做的功，再利用P=$\frac{W}{t}$可求得功率．

解答 解：（1）機(jī)器人受到的重力：
G=mg=3.6kg×10N/kg=36N；
（2）機(jī)器人靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓力：
F_壓=G=36N，
對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{36N}{9×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=4×10²Pa；
（2）因?yàn)闄C(jī)器人沿直線勻速清掃，故F=f=105N，
此過(guò)程中機(jī)器人的水平推力所做的功W=Fs=105N×18m=1890J；
功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1890J}{60s}$=31.5W．
答：（1）此機(jī)器人靜止時(shí)，它對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是4×10²Pa；
（2）此過(guò)程中機(jī)器人的水平推力所做的功為1890J；功率為31.5W．

點(diǎn)評(píng) 此題以掃地機(jī)器人為載體考查重力和壓強(qiáng)大小的計(jì)算、功和功率的計(jì)算、二力平衡的條件的應(yīng)用等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力等于自身的重力．