Question

15．“擦窗機(jī)器人”的質(zhì)量為2kg，它的“腹部”有吸盤，當(dāng)擦窗機(jī)器人的真空泵將吸盤內(nèi)的空氣向外抽出時，它能牢牢地吸在豎直玻璃上，如圖所示．（g取10N/kg）
（1）當(dāng)擦窗機(jī)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(jī)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(qiáng)為1.5×10⁵Pa，則吸盤對玻璃的壓力是多大？
（3）擦窗機(jī)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）首先要明確靜止和勻速下滑時，物體都處于平衡狀態(tài)，受平衡力，只要找出哪兩個力是平衡力，然后根據(jù)二力平衡條件解題即可；
（2）根據(jù)壓強(qiáng)定義式的變形公式F=pS可求吸盤對玻璃的壓力；
（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）“擦窗機(jī)器人”靜止時，在豎直方向上靜摩擦力和重力平衡，則靜摩擦力f=G；
真空泵繼續(xù)向外抽氣，吸盤內(nèi)的氣壓減小，大氣壓把機(jī)器人緊緊壓在玻璃上，“擦窗機(jī)器人”仍然靜止，重力大小不變，故摩擦力大小就不變．
（2）由$p=\frac{F}{S}$得，吸盤對玻璃的壓力：
F=pS=1.5×10⁵pa×1.2×10^-3m²=180N；
（3）擦窗機(jī)器人8s下降的高度：h=vt=0.1m/s×8s=0.8m，
擦窗機(jī)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）不變；
（2）吸盤對玻璃的壓力是180N；
（3）擦窗機(jī)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16J；重力做功的功率是2W．

點評 本題考查了二力平衡條件、壓強(qiáng)公式、重力公式、功、功率公式的應(yīng)用；物體在平衡狀態(tài)下受平衡力，找出平衡力是解題關(guān)鍵．