【内容简介】一、机器人问题概述 主要考查无人机等智能化机械涉及到的物理知识，比如电磁波的应用、一次能源和二次能源的定义。太阳能的利用，以及能量的转化基础问题。考查电磁感应的应用。还有考查了热值、电动机效率和功等知识在生活中的应用与计算，综合性较强得物理问题。 扫地机器人为载体，考查流体压强与流速的关系，考查学生应用物理知识解决实际问题的能力。也有的题考查压强和功的大小计算、速度公式及其应用，综合性较强，难度适中，关键是知道无人机停放在水平地面时，对地面产生的压力和它们的重力相等。 二、机器人问题解析 【例题1】如图为四旋翼无人机，它的操控系统能够实现“一键起飞、一键返回、GPS悬停、规划航线自动飞行和自动跟踪”等功能，它的操控系统是靠　　传递信息的，无人机是利用电能来工作的，电能属于　　（选填“一次能源”或“二次能源”）。 【例题2】某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（　　） A．电能→机械能→光能   B．光能→机械能→电能 C．光能→电能→机械能   D．机械能→电能→光能 答案：C 解析：太阳能电池板，把太阳能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。 太阳能板，在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。 【例题3】现在兴起的智能手机无线充电主要是运用电磁感应技术，当电源的电流通过充电底座中的送电金属线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能接受磁场，产生电流，实现充电过程。以下设备也是利用“磁生电”工作的是（    ） A．电磁起重机     B．扬声器      C．电烙铁         D．动圈式话筒 答案：D 【例题4】智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、高精准度的服务，在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务。下表是某智能机器人图书馆员“小i”（如图甲）的部分参数： 参数名称 电源电压/V 最大负重/kg 提升重物最大 高度/m 机器人车 轮直径/cm 充电功率/W 数据 48 20 0.6 10 2.5 （1）读者与“小i”对话，咨询某图书所在的位置，“小i”需将读者的声音信号转化为电流信号，这与　　的原理相同。（发电机/电动机） （2）在阳光充足的时候，“小i”可以通过将　　能转化为电能的方式实现无线充电。 （3）“小i”也提供无线上网服务，它与互联网之间通过　　来传递信息。 （4）“小i”每天需将1944kg图书从借阅处分批搬回书架上，每次放回需将图书提高0.5m，则每天搬书上书架做功　　J，若充电效率为90%，则每天应至少充电　　h．（g取10N/kg） （5）如图乙所示为“小i”承受图书重力的过载保护电路原理图，图中R为压力传感器，阻值随所受压力变化图象如图丙所示，图乙触发器的电阻忽略不计，通过的电流超过0.5A时就触发电动机停止工作，放弃执行搬书指令，以免“小i”受损伤。因此为保护“小i”，电阻箱R0的阻值至少应为　　Ω；“小i”长时间工作后，为减轻其最大负重，应将电阻箱R0的阻值适当　　（增大/减小）。 （6）图书馆管理人员发现，“小i“经过斜面时，爬坡打滑爬不上去，在不改变智能机器人硬件情况下，为了让“小i”能爬坡，可采用的方法是①　         　，②　        　。 答案：（1）发电机；（2）太阳；（3）电磁波；（4）9720；1.2；（5）81；减小； （6）①减小斜面的倾斜程度；②减小最大负重。 分析：（1）电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，发电机就是根据这一原理制成的； （2）太阳能电池板将太阳能转化为电能； （3）电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播； （4）根据W=Gh=mgh求出“小i”每天搬书上书架做功；然后根据η=×100%求出充电存储的电能，再利用P=求出充电时间； （5）根据表格中的数据先求出“小i”承受的最大压力，由图丙可知此时压力传感器的阻值，利用欧姆定律和串联电路电阻的特点求出电阻箱R0接入的最小阻值； 由于电源电压和触发电动机停止工作的电流不变，即电路总电阻不变，要减轻“小i”的最大负重，即减小其承受的压力，从而知道压力传感器的阻值的变化， 利用串联电路电阻特点求出电阻箱R0的阻值的变化。 （6））“小i“经过斜面时，爬坡打滑爬不上去，说明所受的阻力较大，在不改变智能机器人硬件情况下， W电===10800J。 由P=得，充电时间： t===4320s=1.2h。 （5）“小i”承受的最大压力： F=G=mg=20kg×10N/kg=200N， 由图丙可知，当F=200N时，压力传感器的阻值R=15Ω， 由I=得，电路总电阻： 在不改变智能机器人硬件情况下，即动力不变，为了让“小i”能爬坡， 需要减小阻力，可采用的方法是：①减小斜面的倾斜程度；②减小最大负重。 三、机器人问题训练题（含答案与解析） 1.如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人，其质量为600kg，履带与地面接触的总面积为0.5m2，以3m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了1min，行驶时所受阻力为自重的0.02倍（g取10N/kg）。求： （1）消防机器人在1min内通过的路程。 （2）消防机器人静止在水平地面时，对地面产生的压强。 （3）在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人牵引力做功的功率。