《2025年课堂作业武汉出版社九年级物理下册人教版》

10. 某智能扫地机器人(图甲)可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒，其部分工作原理如图乙所示。控制电路电源电压$U$为4.5 V，定值电阻$R_0 = 12$ $\Omega$，$R$为光敏电阻，其阻值随光照强度$E$(单位：cd)的变化如图丙所示。该智能扫地机器人部分工作参数如表所示(注：电池容量指工作电流与工作总时间的乘积)。
|额定工作电压|12 V|额定功率|30 W|
|电池总容量|2.5 A·h|工作噪声|＜50 dB|
(1)当地面灰尘增多时，照射到光敏电阻上的光照强度减弱，$B$触头与静触头__________(选填“A”或“C”)接触，则电动机工作；反之，则指示灯亮，从而达到自动控制的目的。
(2)当剩余电量减为电池总容量的20％时，机器人会主动寻找充电器充电。在充满电后到主动寻找充电器期间的电池总容量，能持续供应该机器人正常工作多少小时?
(3)若电压表示数小于或等于3 V时，电动机开始工作。求电压表示数为3 V时，光照强度为多少?
　　
　　

答案：
(1) A
(2) 根据 $ P=\frac{W}{t} $ 可知能持续供应该机器人正常工作的时间：$ t=\frac{W}{P}=\frac{12\ V\times2.5\ A\times3600\ s\times(1 - 20\%)}{30\ W}=2880\ s = 0.8\ h $。
(3) 电压表示数为 3 V 时，定值电阻 $ R_{0} $ 的电流 $ I=\frac{U_{0}}{R_{0}}=\frac{3\ V}{12\ \Omega}=0.25\ A $；光敏电阻的电压 $ U' = 4.5\ V - 3\ V = 1.5\ V $，光敏电阻的电阻值 $ R=\frac{U'}{I}=\frac{1.5\ V}{0.25\ A}=6\ \Omega $，由图丙可知光敏电阻的电阻值为 6 Ω 时，光照强度为 3 cd。