Question

13．如图所示是“擦窗机器人”，它的质量为2kg，它的“腹部”有吸盘．当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时，它能牢牢地吸在竖直玻璃上．（g取10N/kg）
（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．
（2）当擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时，若真空泵继续向外抽气，则擦窗机器人受到的摩擦力不变（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）吸盘与玻璃的接触面积为2×10^-3m²，若吸盘在此面积上对玻璃的压强为1.5×10⁵Pa，则吸盘对玻璃的压力是300N．
（4）擦窗机器人以0.2m/s的速度匀速竖直向下运动，重力做功的功率是4W．

Answer 1

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；
（2）首先要明确静止和匀速下滑时，物体都处于平衡状态，受平衡力，只要找出哪两个力是平衡力，然后根据平衡力的特点解题就可．
（3）根据压强定义式的变形公式F=pS可求压力．
（4）利用速度公式求出下降高度，用公式W=Gh求出重力做的功，用公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出功率．

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．
（2）“擦窗机器人”的重力G=mg=2kg×10N/kg=20N，“擦窗机器人”静止时处于平衡状态，即受力平衡，在竖直方向上摩擦力和重力平衡，则摩擦力大小等于重力大小20N，只要“擦窗机器人”在竖直玻璃上静止，重力不变，摩擦力就不变；
（3）由p=$\frac{F}{S}$得，吸盘对玻璃的压力F=pS=1.5×10⁵Pa×2×10^-3m²=300N．
（4）擦窗机器人重力做功功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=Gv=20N×0.2m/s=4W．
故答案为：（1）小于；（2）不变；（3）300；（4）4．

点评 本题考查了流体压强和流速的关系、二力平衡的特点及对压强公式、重力公式、功率公式的应用．物体在平衡状态下受平衡力，找出平衡力是解题关键．