Question

15．如圖所示，“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板上靜止時，若真空泵繼續(xù)向外抽氣，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1.2×10^-3m²，若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，它克服摩擦力做功的功率是多大？

Answer 1

分析 （1）擦窗機器人處于靜止狀態(tài)，機器人受平衡力作用，豎直方向上的摩擦力和重力是一對平衡力，然后根據平衡力的特點即可解題；
（2）根據壓強定義式的變形公式F=pS可求吸盤對玻璃的壓力．
（3）利用速度公式求出通過的路程，根據W=fs求出克服摩擦力做的功，利用P=$\frac{W}{t}$（或P=Fv）求出功率．

解答 解：（1）“擦窗機器人”的重力：G=mg=2kg×10N/kg=20N；
因為“擦窗機器人”處于靜止狀態(tài)，所以豎直方向上的摩擦力和重力平衡，則摩擦力f=G=20N；
若真空泵繼續(xù)向外抽氣，“擦窗機器人”仍然處于靜止狀態(tài)，由于吸盤內部的空氣重力非常小，則機器人的重力不變，所以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）擦窗機器人8s通過的路程：s=vt=0.1m/s×8s=0.8m，
克服摩擦力做的功：W=fs=20N×0.8m=16J，
克服摩擦力做功的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{16J}{8s}$=2W．
答：（1）不變；
（2）吸盤對玻璃的壓力是180N；
（3）它克服摩擦力做功的功率是2W．

點評 本題考查了二力平衡的條件以及壓強公式、重力公式、功、功率公式的應用．物體在平衡狀態(tài)下受平衡力，找出平衡力是解題關鍵．