Question

16．“擦窗機器人”的質量為2kg，它的“腹部”有吸盤，當擦窗機器人的真空泵將吸盤內的空氣向外抽出時，它能牢牢地吸在豎直玻璃上．（g取10N/kg）
（1）當擦窗機器人在豎直玻璃上靜止時，若真空泵繼續抽氣，則擦窗機器人受到的摩擦力不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（2）吸盤與玻璃的接觸面積為1.2×10³m²，如吸盤在此面積上對玻璃的壓強為1.5×10⁵Pa，則吸盤在此面積上對玻璃的壓強為1.5×10⁵Pa，則吸盤對玻璃的壓力是多大？
（3）擦窗機器人以0.1m/s的速度勻速豎直向下運動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）物體靜止時處于平衡狀態，受到的力為平衡力；
（2）知道吸盤與玻璃的接觸面積即受力面積和吸盤在此面積上對玻璃的壓強，根據F=pS求出吸盤對玻璃的壓力；
（3）根據速度公式求出機器人勻速向下運動的距離，根據W=Gh=mgh求出所受重力做的功，根據P=$\frac{W}{t}$求出重力做功的功率．

解答 解：（1）擦窗機器人在豎直玻璃板上靜止時，處于平衡狀態，豎直方向受到的重力和摩擦力是一對平衡力，二力大小相等，當真空泵繼續向外抽氣時，機器人的重力不變，則擦窗機器人受到的摩擦力不變；
（2）由p=$\frac{F}{S}$可得，吸盤對玻璃的壓力：
F=pS=1.5×10⁵Pa×1.2×10^-3m²=180N；
（3）由v=$\frac{s}{t}$可得，機器人勻速向下運動的距離：
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）不變；
（2）吸盤對玻璃的壓力是180N；
（3）所受重力做的功是16J，重力做功的功率是2W．

點評 本題考查了二力平衡條件和壓強公式、功率公式的應用，根據物體在平衡狀態下受平衡力找出平衡力是解題關鍵．