全國青少年機(jī)器人技術(shù)等級模擬考試(一級)A試題庫及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30題）1.以下哪項(xiàng)是機(jī)器人的核心特征？A.會說話B.能自主執(zhí)行任務(wù)C.有人類外形D.由金屬制成答案：B2.杠桿的支點(diǎn)是指：A.使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力的作用點(diǎn)B.杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)C.阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力的作用點(diǎn)D.杠桿的中點(diǎn)答案：B3.下列工具中，屬于省力杠桿的是：A.筷子B.鑷子C.開瓶器D.釣魚竿答案：C4.輪軸的省力原理是：A.輪半徑小于軸半徑時(shí)省力B.輪半徑等于軸半徑時(shí)省力C.輪半徑大于軸半徑時(shí)省力D.與輪軸半徑無關(guān)答案：C5.定滑輪的主要作用是：A.省力B.省距離C.改變力的方向D.既省力又改變方向答案：C6.動(dòng)滑輪在理想狀態(tài)下（不計(jì)自重和摩擦）的省力情況是：A.省1/2力B.省1/3力C.省1/4力D.不省力答案：A7.兩個(gè)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪有20齒，從動(dòng)輪有40齒，從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速是主動(dòng)輪的：A.2倍B.1/2倍C.1倍D.4倍答案：B8.下列哪種齒輪傳動(dòng)方式可以改變傳動(dòng)方向？A.平行軸直齒輪B.錐齒輪C.蝸輪蝸桿D.齒條齒輪答案：B9.機(jī)器人的三大組成部分通常是：A.傳感器、執(zhí)行器、控制系統(tǒng)B.電池、電機(jī)、外殼C.攝像頭、顯示屏、按鈕D.齒輪、滑輪、杠桿答案：A10.使用螺絲刀時(shí)，正確的操作是：A.用錘子敲擊螺絲刀尾部B.選擇與螺絲槽口匹配的刀頭C.快速旋轉(zhuǎn)時(shí)用力按壓D.用螺絲刀撬動(dòng)堅(jiān)硬物體答案：B11.下列哪種結(jié)構(gòu)不屬于簡單機(jī)械？A.斜面B.齒輪組C.電動(dòng)機(jī)D.滑輪答案：C12.當(dāng)杠桿的動(dòng)力臂是阻力臂的3倍時(shí)，該杠桿：A.省力，省3倍距離B.省力，費(fèi)3倍距離C.費(fèi)力，省3倍距離D.費(fèi)力，費(fèi)3倍距離答案：B13.自行車的腳踏板與中軸組成的是：A.杠桿B.輪軸C.滑輪D.斜面答案：B14.用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成的滑輪組（不計(jì)摩擦和滑輪重），最多能省多少力？A.1/2B.1/3C.1/4D.1/5答案：B（注：繩子段數(shù)為3時(shí)，拉力為物重的1/3）15.齒輪傳動(dòng)中，若主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪與之外嚙合時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是：A.順時(shí)針B.逆時(shí)針C.靜止D.不確定答案：B16.下列哪項(xiàng)不是機(jī)器人傳感器的作用？A.檢測環(huán)境溫度B.控制電機(jī)轉(zhuǎn)速C.識別物體距離D.感知光線強(qiáng)弱答案：B17.天平利用的是哪種杠桿原理？A.省力杠桿B.費(fèi)力杠桿C.等臂杠桿D.復(fù)合杠桿答案：C18.下列工具中，利用斜面原理的是：A.剪刀B.斧頭C.扳手D.鑷子答案：B19.機(jī)器人執(zhí)行器的常見類型不包括：A.直流電機(jī)B.舵機(jī)C.超聲波傳感器D.步進(jìn)電機(jī)答案：C20.關(guān)于滑輪組的說法，錯(cuò)誤的是：A.滑輪組可以同時(shí)省力和改變方向B.滑輪組的省力倍數(shù)等于承擔(dān)物重的繩子段數(shù)C.動(dòng)滑輪越多，省力效果一定越好D.滑輪組工作時(shí)，繩子自由端移動(dòng)距離是物體移動(dòng)距離的n倍（n為繩子段數(shù)）答案：C（注：動(dòng)滑輪數(shù)量增加可能導(dǎo)致額外自重增加，實(shí)際省力效果可能下降）21.杠桿平衡的條件是：A.動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂B.動(dòng)力+動(dòng)力臂=阻力+阻力臂C.動(dòng)力/動(dòng)力臂=阻力/阻力臂D.動(dòng)力=阻力答案：A22.門把手屬于輪軸，其中“輪”是指：A.門軸B.手柄部分C.鎖芯D.門的合頁答案：B23.下列齒輪傳動(dòng)中，傳動(dòng)效率最高的是：A.直齒輪B.蝸輪蝸桿C.斜齒輪D.錐齒輪答案：A24.安全使用機(jī)器人工具時(shí)，錯(cuò)誤的做法是：A.操作前檢查工具是否完好B.佩戴護(hù)目鏡進(jìn)行切割操作C.將工具隨意放置在工作臺邊緣D.用后清潔工具并放回工具箱答案：C25.一個(gè)齒輪組由三個(gè)齒輪組成，主動(dòng)輪（20齒）→中間輪（30齒）→從動(dòng)輪（40齒），從動(dòng)輪與主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速比是：A.2:1B.1:2C.3:4D.1:3答案：B（主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速×20=中間輪轉(zhuǎn)速×30→中間輪轉(zhuǎn)速=2/3主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速；中間輪轉(zhuǎn)速×30=從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速×40→從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=(2/3主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速)×30/40=1/2主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速）26.下列哪種結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)“將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)”？A.齒輪與齒條B.兩個(gè)直齒輪嚙合C.滑輪組D.輪軸答案：A27.關(guān)于機(jī)器人的定義，正確的是：A.必須具有人類外觀B.只能執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)C.能通過編程自主完成一定功能D.必須使用電力驅(qū)動(dòng)答案：C28.用杠桿撬動(dòng)一塊石頭，若想更省力，應(yīng)該：A.減小動(dòng)力臂，增大阻力臂B.增大動(dòng)力臂，減小阻力臂C.同時(shí)增大動(dòng)力臂和阻力臂D.同時(shí)減小動(dòng)力臂和阻力臂答案：B29.下列動(dòng)滑輪使用方式中，能正確省力的是：A.動(dòng)滑輪固定在天花板上，繩子一端固定，另一端拉動(dòng)物體B.動(dòng)滑輪掛在物體上，繩子一端固定，另一端向上拉C.動(dòng)滑輪水平放置，拉動(dòng)物體水平移動(dòng)D.動(dòng)滑輪與定滑輪組合時(shí)，繩子段數(shù)為1答案：B30.機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心部件是：A.電機(jī)B.傳感器C.微控制器（如Arduino）D.電池答案：C二、判斷題（每題1分，共20題）1.所有機(jī)器人都需要編程才能工作。（）答案：×（注：部分簡單機(jī)器人可通過機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)固定功能，如發(fā)條玩具機(jī)器人）2.杠桿的支點(diǎn)一定在動(dòng)力點(diǎn)和阻力點(diǎn)之間。（）答案：×（注：如鑷子的支點(diǎn)在一端，動(dòng)力點(diǎn)和阻力點(diǎn)在另一側(cè)）3.輪軸的輪和軸必須是固定在一起轉(zhuǎn)動(dòng)的。（）答案：√4.定滑輪的實(shí)質(zhì)是等臂杠桿。（）答案：√5.動(dòng)滑輪的支點(diǎn)是固定的。（）答案：×（注：動(dòng)滑輪工作時(shí)支點(diǎn)隨滑輪移動(dòng)）6.兩個(gè)齒輪嚙合時(shí)，齒數(shù)越多的齒輪轉(zhuǎn)速越快。（）答案：×（注：齒數(shù)多的齒輪轉(zhuǎn)速慢，轉(zhuǎn)速與齒數(shù)成反比）7.機(jī)器人傳感器是用來執(zhí)行動(dòng)作的部件。（）答案：×（注：傳感器用于檢測環(huán)境，執(zhí)行器用于執(zhí)行動(dòng)作）8.使用錘子時(shí)，應(yīng)該用錘柄的末端敲擊，以增大動(dòng)力臂。（）答案：√9.斜面的坡度越小，越省力。（）答案：√10.滑輪組中，繩子自由端的拉力一定等于物重除以繩子段數(shù)。（）答案：×（注：需忽略滑輪自重和摩擦）11.齒輪傳動(dòng)可以傳遞動(dòng)力，也可以改變運(yùn)動(dòng)速度和方向。（）答案：√12.自行車的剎車系統(tǒng)利用了杠桿原理。（）答案：√13.機(jī)器人的“自主”是指完全不需要人類干預(yù)。（）答案：×（注：自主指能根據(jù)環(huán)境反饋調(diào)整行為，非完全無干預(yù)）14.費(fèi)力杠桿的優(yōu)點(diǎn)是可以省距離。（）答案：√15.蝸輪蝸桿傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比，但效率較低。（）答案：√16.使用螺絲刀時(shí)，應(yīng)保持刀頭與螺絲槽口垂直，避免打滑。（）答案：√17.天平平衡時(shí)，左右兩邊的質(zhì)量一定相等。（）答案：√（注：天平是等臂杠桿，動(dòng)力臂=阻力臂，故質(zhì)量相等時(shí)平衡）18.輪軸的輪半徑是軸半徑的5倍，則輪上用力是軸上用力的1/5。（）答案：√19.機(jī)器人必須由多個(gè)簡單機(jī)械組合而成。（）答案：×（注：簡單機(jī)器人可能僅含單一結(jié)構(gòu)）20.安全操作中，尖銳工具使用后應(yīng)尖端向下放置。（）答案：√三、簡答題（每題5分，共10題）1.簡述杠桿的分類及各自特點(diǎn)。答案：杠桿分為三類：①省力杠桿（動(dòng)力臂＞阻力臂），特點(diǎn)是省力但費(fèi)距離（如開瓶器）；②費(fèi)力杠桿（動(dòng)力臂＜阻力臂），特點(diǎn)是費(fèi)力但省距離（如鑷子）；③等臂杠桿（動(dòng)力臂=阻力臂），特點(diǎn)是不省力也不省距離（如天平）。2.說明定滑輪與動(dòng)滑輪的區(qū)別（從結(jié)構(gòu)、作用兩方面）。答案：結(jié)構(gòu)上，定滑輪的軸固定不動(dòng)，動(dòng)滑輪的軸隨物體移動(dòng)；作用上，定滑輪不能省力但能改變力的方向，動(dòng)滑輪能省一半力（理想狀態(tài)）但不能改變力的方向。3.齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有哪些？（至少列出3點(diǎn)）答案：①能準(zhǔn)確傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定；②可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向（外嚙合時(shí)相反，內(nèi)嚙合時(shí)相同）；③可以改變轉(zhuǎn)速（齒數(shù)多的齒輪轉(zhuǎn)速慢）；④傳動(dòng)效率高（一般在95%以上）；⑤可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比（通過多級齒輪組合）。4.輪軸的省力原理是什么？請舉例說明生活中的應(yīng)用。答案：輪軸的省力原理是利用輪和軸的半徑差，輪半徑（R）大于軸半徑（r）時(shí)，根據(jù)杠桿平衡原理（F輪×R=F軸×r），F(xiàn)輪=F軸×r/R，因此輪上用力更小。生活中如方向盤（輪是方向盤，軸是轉(zhuǎn)向柱）、門把手（輪是手柄，軸是鎖芯）。5.簡述機(jī)器人傳感器的作用，并列舉3種常見傳感器及其檢測的物理量。答案：傳感器的作用是檢測機(jī)器人內(nèi)部或外部環(huán)境的物理量，并將其轉(zhuǎn)換為電信號供控制系統(tǒng)處理。常見傳感器：①超聲波傳感器（檢測距離）；②溫度傳感器（檢測溫度）；③光線傳感器（檢測光照強(qiáng)度）；④觸碰傳感器（檢測是否被觸碰）。6.如何判斷一個(gè)杠桿是省力還是費(fèi)力？請結(jié)合公式說明。答案：判斷依據(jù)是動(dòng)力臂（L1）與阻力臂（L2）的長度關(guān)系。根據(jù)杠桿平衡條件F1×L1=F2×L2，當(dāng)L1＞L2時(shí)，F(xiàn)1＜F2，為省力杠桿；當(dāng)L1＜L2時(shí)，F(xiàn)1＞F2，為費(fèi)力杠桿；當(dāng)L1=L2時(shí)，F(xiàn)1=F2，為等臂杠桿。7.滑輪組的省力倍數(shù)與什么有關(guān)？在實(shí)際使用中需要考慮哪些額外因素？答案：滑輪組的省力倍數(shù)等于承擔(dān)物重的繩子段數(shù)（n），理想狀態(tài)下拉力F=G/n。實(shí)際使用中需考慮動(dòng)滑輪自重（G動(dòng)）和摩擦阻力，此時(shí)拉力F=(G+G動(dòng))/n（忽略摩擦?xí)r）。8.安全使用機(jī)器人工具時(shí)，需要注意哪些事項(xiàng)？（至少列出4點(diǎn)）答案：①操作前檢查工具是否完好（如螺絲刀是否松動(dòng)、錘子是否有裂紋）；②使用時(shí)佩戴必要防護(hù)裝備（如護(hù)目鏡、手套）；③工具使用后及時(shí)清潔并放回固定位置，避免丟失或誤觸；④不使用工具做非設(shè)計(jì)用途（如用螺絲刀撬動(dòng)硬物可能損壞刀頭）；⑤操作時(shí)保持注意力集中，避免分心導(dǎo)致受傷。9.自行車的哪些部分應(yīng)用了簡單機(jī)械？請列舉3例并說明原理。答案：①腳踏板與中軸（輪軸）：腳踏板是輪（半徑大），中軸是軸（半徑?。拍_踏板時(shí)省力；②剎車手柄（杠桿）：剎車手柄作為動(dòng)力臂，剎車皮與輪圈接觸點(diǎn)為阻力臂，動(dòng)力臂長于阻力臂，省力；③鏈輪與鏈條（齒輪傳動(dòng)）：大鏈輪（主動(dòng)輪）帶動(dòng)小鏈輪（從動(dòng)輪），通過齒數(shù)差提高轉(zhuǎn)速。10.簡述機(jī)器人控制系統(tǒng)的工作流程。答案：控制系統(tǒng)工作流程為：傳感器檢測環(huán)境信息（如距離、溫度）→將信息轉(zhuǎn)換為電信號傳入微控制器→微控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序處理信號→向執(zhí)行器（如電機(jī)、舵機(jī)）發(fā)送控制指令→執(zhí)行器執(zhí)行動(dòng)作（如轉(zhuǎn)動(dòng)、伸縮）→完成任務(wù)后反饋狀態(tài)，形成閉環(huán)控制。四、作圖題（每題8分，共2題）1.畫出一個(gè)省力杠桿的示意圖，標(biāo)注支點(diǎn)（O）、動(dòng)力（F1）、阻力（F2）、動(dòng)力臂（L1）、阻力臂（L2），并說明其省力原因。答案：示意圖要求：杠桿為直線，支點(diǎn)O在一端，動(dòng)力作用點(diǎn)在另一端（遠(yuǎn)離O），阻力作用點(diǎn)在O與F1之間。標(biāo)注：O為支點(diǎn)，F(xiàn)1向上（動(dòng)力），F(xiàn)2向下（阻力），L1為O到F1作用線的垂直距離（較長），L2為O到F2作用線的垂直距離（較短）。省力原因：L1＞L2，根據(jù)杠桿平衡條件，F(xiàn)1＜F2。2.畫出由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，要求拉力方向向下，并標(biāo)注繩子段數(shù)（n）和拉力F與物重G的關(guān)系（不計(jì)滑輪重和摩擦）。答案：作圖要求：定滑輪固定在天花板，動(dòng)滑輪掛在物體上；繩子起點(diǎn)固定在定滑輪掛鉤，向下繞從動(dòng)滑輪，再向上繞定滑輪，最后自由端向下（拉力方向）。繩子段數(shù)n=2。拉力F=G/2（不計(jì)滑輪重和摩擦）。五、綜合應(yīng)用題（每題10分，共2題）1.小明想設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人，用于從地面將500g的重物提升到1米高的桌面。請結(jié)合簡單機(jī)械知識，設(shè)計(jì)一個(gè)方案（可選用杠桿、滑輪、輪軸等），并說明設(shè)計(jì)理由。答案：方案：使用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成的滑輪組（n=2）。具體步驟：①將定滑輪固定在桌面邊緣，動(dòng)滑輪掛在重物上；②繩子一端固定在定滑輪掛鉤，另一端向下繞過動(dòng)滑輪，再向上穿過定滑輪，自由端由機(jī)器人拉拽。設(shè)計(jì)理由：動(dòng)滑輪可省一半力（理想狀態(tài)下拉力F=G/2=0.5kg×10N/kg÷2=2.5N），定滑輪改變拉力方向（向下拉更符合機(jī)器人執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)方向）；滑輪組總效率較高，且結(jié)構(gòu)簡單易實(shí)現(xiàn)。