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五、综合应用题(共3小题,计20分)
27. 情境 素材 科技成就「2026北京西城期末，★☆」(4分)阅读短文,回答问题。
人形机器人
2025年8月8日至12日,世界机器人大会于北京举办,此次大会汇聚全球超200家企业的1 500多件展品,其中人形机器人整机企业有50家参展,为同类展会之最。
如图所示为一款国产人形机器人,其身高1.32 m,折叠后仅0.69 m,它的质量(含电池)为36 kg,电池容量为9 000 mA·h,额定电压为60 V。该款机器人采用中空关节走线技术,避免了外置线缆的杂乱感,设计兼顾结构稳定性和便携性;它拥有23个关节,手指灵巧、膝关节强健,每个动作都模拟人类自然姿态。它的驱动电机将电能转化为机械能的效率为60%,使它最快行走速度为2 m/s。它的外壳使用PEEK材料,具有耐高温、耐化学药品腐蚀等能力。它还搭载了高算力模组,配合深度相机与3D激光雷达,实现360°环境感知,能精准识别障碍物、规划路径,并分辨家庭成员面部表情。它具备语音交互功能,结合麦克风阵列与降噪技术,语音交互流畅。
在不远的未来,人形机器人将在家庭生活辅助、工业生产协同、公共服务拓展、危险区域救援等领域给我们的生产、生活带来更多便利。
(1)人形机器人行走过程中,将电能转化为
(2)该款机器人充满电时,电池具有的总电能为
(3)若该机器人以最大行走速度做匀速直线运动时,它的机械功率为360 W,此时驱动电机消耗电能的功率为
27. 情境 素材 科技成就「2026北京西城期末，★☆」(4分)阅读短文,回答问题。
人形机器人
2025年8月8日至12日,世界机器人大会于北京举办,此次大会汇聚全球超200家企业的1 500多件展品,其中人形机器人整机企业有50家参展,为同类展会之最。
如图所示为一款国产人形机器人,其身高1.32 m,折叠后仅0.69 m,它的质量(含电池)为36 kg,电池容量为9 000 mA·h,额定电压为60 V。该款机器人采用中空关节走线技术,避免了外置线缆的杂乱感,设计兼顾结构稳定性和便携性;它拥有23个关节,手指灵巧、膝关节强健,每个动作都模拟人类自然姿态。它的驱动电机将电能转化为机械能的效率为60%,使它最快行走速度为2 m/s。它的外壳使用PEEK材料,具有耐高温、耐化学药品腐蚀等能力。它还搭载了高算力模组,配合深度相机与3D激光雷达,实现360°环境感知,能精准识别障碍物、规划路径,并分辨家庭成员面部表情。它具备语音交互功能,结合麦克风阵列与降噪技术,语音交互流畅。
在不远的未来,人形机器人将在家庭生活辅助、工业生产协同、公共服务拓展、危险区域救援等领域给我们的生产、生活带来更多便利。
(1)人形机器人行走过程中,将电能转化为
机械能
;(2)该款机器人充满电时,电池具有的总电能为
$1.944×10^6$
J;(3)若该机器人以最大行走速度做匀速直线运动时,它的机械功率为360 W,此时驱动电机消耗电能的功率为
600
W,它的工作电流是10
A。答案
27.答案 （1）机械能
（2）$1.944×10^6$
（3）600 10
解析 （1）人形机器人行走时,驱动电机将电能转化为机械能。
(2)机器人充满电时,电池具有的总电能为$W=UIt=60\ \mathrm{V}×9\ \mathrm{A}×3\ 600\ \mathrm{s}=1.944×10^6\ \mathrm{J}$。
(3)驱动电机将电能转化为机械能的效率为60%,则驱动电机消耗电能的功率为$P_电=\frac{P_机}{\eta}=\frac{360\ \mathrm{W}}{60\%}=600\ \mathrm{W}$,根据$P=UI$可得,工作时的电流为$I=\frac{P_电}{U}=\frac{600\ \mathrm{W}}{60\ \mathrm{V}}=10\ \mathrm{A}$。
（2）$1.944×10^6$
（3）600 10
解析 （1）人形机器人行走时,驱动电机将电能转化为机械能。
(2)机器人充满电时,电池具有的总电能为$W=UIt=60\ \mathrm{V}×9\ \mathrm{A}×3\ 600\ \mathrm{s}=1.944×10^6\ \mathrm{J}$。
(3)驱动电机将电能转化为机械能的效率为60%,则驱动电机消耗电能的功率为$P_电=\frac{P_机}{\eta}=\frac{360\ \mathrm{W}}{60\%}=600\ \mathrm{W}$,根据$P=UI$可得,工作时的电流为$I=\frac{P_电}{U}=\frac{600\ \mathrm{W}}{60\ \mathrm{V}}=10\ \mathrm{A}$。
解析
【分析】
本题结合人形机器人的科技情境，考查能量转化、电能与电功率的计算。解题思路：(1)根据材料中电机的功能判断能量转化；(2)利用电能公式W=UIt，注意电池容量的单位换算（mA·h转A·s）；(3)根据能量效率关系，先由机械功率求电机消耗的电功率，再结合P=UI计算工作电流。
【解析】
(1) 由短文可知，人形机器人行走时，驱动电机将电能转化为机械能，故填机械能。
(2) 电池容量为9000 mA·h，换算为电流I=9000 mA=9 A，时间t=1 h=3600 s，根据电能公式W=UIt，总电能W=60 V×9 A×3600 s=1.944×10^6 J。
(3) 已知电机的能量转化效率η=60%，机械功率P机=360 W，根据效率公式η=P机/P电，得电机消耗的电功率P电=P机/η=360 W / 60%=600 W；再由电功率公式P=UI，得工作电流I=P电/U=600 W / 60 V=10 A。
【答案】
（1）机械能；（2）$1.944×10^6$；（3）600；10
【知识点】
电能计算、电功率、能量转化效率
【点评】
本题结合科技热点情境，将物理知识与实际应用结合，考查基础电学公式的应用，需要注意单位换算和效率公式的运用，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题结合人形机器人的科技情境，考查能量转化、电能与电功率的计算。解题思路：(1)根据材料中电机的功能判断能量转化；(2)利用电能公式W=UIt，注意电池容量的单位换算（mA·h转A·s）；(3)根据能量效率关系，先由机械功率求电机消耗的电功率，再结合P=UI计算工作电流。
【解析】
(1) 由短文可知，人形机器人行走时，驱动电机将电能转化为机械能，故填机械能。
(2) 电池容量为9000 mA·h，换算为电流I=9000 mA=9 A，时间t=1 h=3600 s，根据电能公式W=UIt，总电能W=60 V×9 A×3600 s=1.944×10^6 J。
(3) 已知电机的能量转化效率η=60%，机械功率P机=360 W，根据效率公式η=P机/P电，得电机消耗的电功率P电=P机/η=360 W / 60%=600 W；再由电功率公式P=UI，得工作电流I=P电/U=600 W / 60 V=10 A。
【答案】
（1）机械能；（2）$1.944×10^6$；（3）600；10
【知识点】
电能计算、电功率、能量转化效率
【点评】
本题结合科技热点情境，将物理知识与实际应用结合，考查基础电学公式的应用，需要注意单位换算和效率公式的运用，难度适中。
【难度系数】
0.5
