②小华左右手戴上同样的手套，木板水平对称地放在左右手上，现左手向左、右手向右，使两手距离快速增大，若木板向左运动，则木板 左 侧更粗糙．

（2）小明用图乙实验装置，进行如下操作：

A．将轻弹簧的一端分别固定在板上MN左右两侧的P、Q点，另一端分别与同一滑块接触．

B．移动滑块使弹簧压缩相同的长度，由静止释放滑块，使滑块越过MN但不滑离木板．

C．分别测出滑块越过MN后滑行的距离x1和x2．

小明想根据x1和x2的大小关系判断木板的粗糙程度，小华提出疑义．

①为能根据x1和x2的大小关系作出正确判断，请指出小明实验中存在的问题是 不能确定滑块经过中线MN时的速度相同 ．

②简述改进方法：滑块使弹簧压缩相同的长度，由静止释放滑块，使滑块不滑离木板，分别测出滑块滑行的距离x和x ．

（3）小红使滑块分别从左右两侧滑上木板，测出滑块运动的速度，作出滑块从两端分别运动至MN过程中的速度v和时间t的关系图线如图丙，则图线 b （选填“a”或“b”）所对应的接触面更粗糙，判断的依据是 b图线物块的速度变化快 ．

考点： 探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验．

专题： 探究型实验综合题．

分析： （1）①按图中的装置拉动木板时，滑块相对于桌面静止，拉力与摩擦力的大小相同，拉力越大，说明摩擦力越大，物体表面越粗糙；

②根据实验现象，木板向左运动，说明左侧摩擦力大，则左侧更粗糙；

（2）根据控制变量法，应控制滑块越过中线时的速度相同，可据此对小明的实验方案提出意见并改进；

（3）根据接触面越粗糙，对滑块的阻力越大，滑块的速度减小会越快，相反，滑块的速度减小会越慢，据此对照图象可做出判断．

解答： 解：（1）①如图甲，水平向右拉动木板，待示数稳定时，记下滑块经过左、右两部分时测力计的示数F左和F右，若F左＞F右，则说明左侧摩擦力大，即木板的左侧更粗糙； 实验时，滑块相对于桌面是静止的，因此受力平衡，不需要匀速拉动木板．

②小华左右手戴上同样的手套，木板水平对称地放在左右手上，现左手向左、右手向右，使两手距离快速增大，若木板向左运动，则说明左侧摩擦力大，即木板左侧更粗糙．

（2）①根据小明的实验过程可知，若依据小明的实验，根据x1和x2的大小关系判断木板的粗糙程度并不科学，因为这一实验过程不能确定滑块经过中线MN时的速度相同，不符合控制变量法的要求．

②对小明的实验可做出这样的改进：将弹簧的一端固定在中线MN上，另一端分别与同一滑块接触，移动滑块使弹簧压缩相同的长度，由静止释放滑块，使滑块不滑离木板，分别测出滑块滑行的距离x1和x2．

（3）由图象可知，在相同时间内，a的速度减小的慢，b的速度减小的快，说明b受到的摩擦阻力更大，则图线b所对应的接触面更粗糙．

故答案为：

（1）①左；不需要； ②左；

（2）①不能确定滑块经过中线MN时的速度相同；

②将弹簧的一端固定在中线MN上，另一端分别与同一滑块接触，移动滑块使弹簧压缩相同的长度，由静止释放滑块，使滑块不滑离木板，分别测出滑块滑行的距离x1 和x2； ③b； b图线物块的速度变化快．

点评： 在本题的探究实验中，关键要抓住一点，即接触面粗糙程度对摩擦力的影响．同时还要熟练运用控制变量法以及二力平衡条件等进行分析，能准确从图象中读取信息等．

21．（10分）阅读短文，回答问题：

扫地机器人

扫地机器人是一款能自动清扫的智能家用电器，如图甲．

机器人通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘、杂物吸入集尘盒；其防滑轮皮采用凸凹材质制成；底部安装有塑料刷，用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体；前端装有感应器，通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物．当剩余电量减为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电．表一为某扫地机器人的部分参数．电池容量指放电电流与放电总时间的乘积．

表一：

额定工作电压

电池容量 12V 2500mAh 额定功率 工作噪音 30W <50dB

机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数，测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表二。真空度指主机内部气压与外界的气压差。风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。明证尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率。

表二：

400 450 500 550 600 真空度（Pa）

0.025 0.02 0.017 0.015 0.013 风量（m3/s）

10.00 9.00 8.50 7.80 吸入功率（W）

（1）机器人工作时，主机内部的气压 小于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）大气压而产生吸力．若该机器人向障碍物垂直发射超声波，经过0.001s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离约为 17 cm．（设超声波在空气中的传播速度为340m/s）

（2）下列说法中错误的是 D ．

A．地面有静电时，轻小物体会吸附在地板上而不易清扫

B．采用凸凹材质的轮皮，可增大机器人与地面间的摩擦

C．机器人工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤

D．当遇到玻璃门等透明障碍物时，使用红外线感应器效果较好

（3）该机器人正常工作时的电流为 2.5 A；充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间为 48 min．

（4）由表二数据可知，当风量为0.015m/s时，若吸尘电机的输入功率为25W，此时其效率为 33 %；上述风量下，10min内通过吸尘电机提出的空气质量为 11.7 kg．（取 ρ空气=1.3kg/m） 33

（5）光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件．图乙为某光敏电阻的控制电路，电源电压U0恒定，RG为光敏电阻，其阻值随空气透光程度的变化而变化，R0为定值电阻．当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时，电压表的示数分别为6V和3V，则R0=Ω；为监测空气的透光程度，现将电压表表盘的相关刻度值转化为对应的总阻值（R0+RG），则转化后表盘上从左到右相邻两刻度线对应阻值的减小量将 减小 （选填“增大”、“不变”或“减小”）．

考点： 回声测距离的应用；欧姆定律的应用；电功率与电压、电流的关系．

专题： 声现象；欧姆定律；电能和电功率．

分析： （1）由流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小；先根据s总=vt算出总路程，利用s=即可求出发射超声波时与障碍物间的距离；

（2）①静电现象，带电体具有吸引轻小物体的性质；

②增大摩擦的方法：增大压力和增大接触面的粗糙程度；

③声音的强弱等级用分贝来表示．0dB是人能听到的最微弱的声音；30﹣40dB是较为理想的安静环境；70dB会干扰生活、影响工作；

长期生活在90dB以上的噪声环境中，听力会受到严重的影响；超过150dB的噪声环境，会使双耳完全失去听力；

④红外线的物理特性有：热作用强；穿透云雾的能力强；

（3）知道额定电压和额定功率，根据

I=求出机器人正常工作时的电流；

先算出消耗的电池容量Q=Q1﹣Q2，再利用t=求出连续正常工作的最长时间；

（4）由表格中数据可知，吸入功与于真空度和风量的关系，求出吸尘电机吸入功率，再根据η电机=×100%求出吸尘电机的效率；

根据风量和时间求出空气的体积，再利用m=ρ空气V通过吸尘电机提出的空气质量；

（5）根据串联电路电流相等的特点，利用欧姆定律I=列出光敏电阻在不同阻值的电流方程，联立即可解得定值电阻的阻值；

利用欧姆定律I=找出电压表示数与对应的总阻值（R0+RG）的关系，即可判断表盘上从左到右相邻两刻度线对应阻值的减小量．

解答： 解：（1）由流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小，可知机器人在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小，

在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒，故主机内部的气压小于大气压而产生吸力． 由v=得，

超声波从发射到收到回波所通过的总路程：

s总=vt=340m/s×0.001s=0.34m，

则其发射超声波时与障碍物间的距离： s=

==0.17m=17cm

（2）A．地面有静电时，由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以轻小物体会吸附在地板上而不易清扫，故A正确；

B．采用凸凹材质的轮皮，是为了在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大机器人与地面间的摩擦，故B正确；

C．为了保护听力，应控制噪声不超过90dB，机器人工作时发出的声音小于50dB，所以不会对人的听力造成损伤，故C正确；

D．当遇到玻璃门等透明或半透明障碍物时，其将直接穿过而不产生任何回波，这样扫地机器人就无法感应到前方有障碍物，

于是也就无法做出减速的工作了，所以不能使用红外线感应器，使用超声波感应器较好故D错误．

故选：D．

（3）由P=IU得，

机器人正常工作时的电流I===2.5A．

充满电后的电池容量Q1=2500mAh，下一次自动充电前的电池容量

Q2=ηQ1=20%×2500mAh=500mAh，

消耗的电池容量Q=Q1﹣Q2=2500mAh﹣500mAh=2000mAh，

正常工作时的电流I=2.5A=2500mAh，

由

I=得，

连续正常工作的最长时间t===0.8h=48min．

（4）由表格中数据可知，吸入功率等于真空度与风量的乘积，

当风量为0.015m/s时，吸尘电机吸入功率P吸入=550Pa×0.015m/s=8.25W，

η电机=×100%=

333×100%=33%． 当风量为0.015m/s时，t=10min=600s，

33通过吸尘电机提出的空气体积V=0.015m/s×600s=9m，

由ρ=得，

通过吸尘电机提出的空气质量m=ρ空气V=1.3kg/m×9m=11.7kg．

（5）由电路图可知，光敏电阻RG和定值电阻R0串联，电压表测定值电阻R0两端的电压， 当光敏电阻RG1=6Ω时，电压表的示数U1=6V，光敏电阻两端的电压U=U0﹣U1， 此时电路中的电流I1==，即=…① 33

当光敏电阻RG2=18Ω时，电压表的示数U1=3V，光敏电阻两端的电压U′=U0﹣U2， 此时电路中的电流I2==，即=…②

联立①②可解得：U0=12V，R0=6Ω．

设电压表示数为U，此时电路中的电流I=

=，