Question

15．“擦窗机器人”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，如图所示．（g取10N/kg）
（1）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”）．
（2）吸盘与玻璃的接触面积为1.2×10^-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多大？
（3）擦窗机器人以0.1m/s的速度匀速竖直向下运动8s，它所受重力做的功是多少？重力做功的功率是多大？

Answer 1

分析 （1）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，然后根据二力平衡条件解题即可；
（2）根据压强定义式的变形公式F=pS可求吸盘对玻璃的压力；
（3）利用路程公式求出下降高度，用公式W=Gh求出重力做的功，用公式P=$\frac{W}{t}$求重力做功的功率．

解答 解：（1）“擦窗机器人”静止时，在竖直方向上静摩擦力和重力平衡，则静摩擦力f=G；
真空泵继续向外抽气，吸盘内的气压减小，大气压把机器人紧紧压在玻璃上，“擦窗机器人”仍然静止，重力大小不变，故摩擦力大小就不变．
（2）由$p=\frac{F}{S}$得，吸盘对玻璃的压力：
F=pS=1.5×10⁵pa×1.2×10^-3m²=180N；
（3）擦窗机器人8s下降的高度：h=vt=0.1m/s×8s=0.8m，
擦窗机器人的重力：G=mg=2kg×10N/kg=20N，
重力做的功：W=Gh=20N×0.8m=16J，
重力做功的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{16J}{8s}$=2W．
答：（1）不变；
（2）吸盘对玻璃的压力是180N；
（3）擦窗机器人以0.1m/s的速度匀速竖直向下运动8s，它所受重力做的功是16J；重力做功的功率是2W．

点评 本题考查了二力平衡条件、压强公式、重力公式、功、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．