Question

4．“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．（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，重力做功的功率是多大？

Answer 1

分析 （1）物体静止时处于平衡状态，受到的力为平衡力；
（2）知道吸盘与玻璃的接触面积即受力面积和吸盘在此面积上对玻璃的压强，根据F=pS求出吸盘对玻璃的压力；
（3）根据速度公式求出机器人匀速向下运动的距离，根据W=Gh=mgh求出所受重力做的功，根据P=$\frac{W}{t}$求出重力做功的功率．

解答 解：（1）擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时，处于平衡状态，竖直方向受到的重力和摩擦力是一对平衡力，二力大小相等，当真空泵继续向外抽气时，机器人的重力不变，则擦窗机器人受到的摩擦力不变；
（3）由p=$\frac{F}{S}$可得，吸盘对玻璃的压力：
F=pS=1.5×10⁵Pa×1.2×10^-3m²=180N；
（4）由v=$\frac{s}{t}$可得，机器人匀速向下运动的距离：
h=vt=0.1m/s×8s=0.8m，
所受重力做的功：
W=Gh=mgh=2kg×10N/kg×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）重力做功的功率是2W．

点评 本题考查了二力平衡条件和压强公式、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．