Question

4．“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．（g取10N/kg）

（1）機(jī)器人吸塵的工作原理是通過電機(jī)轉(zhuǎn)動時內(nèi)部壓強(qiáng)小于外部壓強(qiáng)，從而使雜物進(jìn)入吸塵器．（選填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）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”）．
（3）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？
（4）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）流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：流速越大，壓強(qiáng)越��；
（2）物體靜止時處于平衡狀態(tài)，受到的力為平衡力；
（3）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(qiáng)，根據(jù)F=pS求出吸盤對玻璃的壓力；
（4）根據(jù)速度公式求出機(jī)器人勻速向下運動的距離，根據(jù)W=Gh=mgh求出所受重力做的功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出重力做功的功率．

解答 解：（1）機(jī)器人吸塵的工作原理是流體流速大的地方壓強(qiáng)小，即通過電機(jī)轉(zhuǎn)動時內(nèi)部壓強(qiáng)小于外部壓強(qiáng)，從而使雜物進(jìn)入吸塵器；
（2）當(dāng)擦窗機(jī)器人在豎直玻璃板上靜止時，處于平衡狀態(tài)，豎直方向受到的重力和摩擦力是一對平衡力，
當(dāng)真空泵繼續(xù)向外抽氣時，機(jī)器人的重力不變，則擦窗機(jī)器人受到的摩擦力不變；
（3）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；
（4）由v=$\frac{s}{t}$可得，機(jī)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）小于；
（2）不變；
（3）吸盤對玻璃的壓力是180N；
（4）擦窗機(jī)器人所受重力做的功是16J，重力做功的功率是2W．

點評 本題涉及的物理知識多，有力學(xué)知識力的平衡、力做功等知識點，一環(huán)扣一環(huán)，這類題能讓學(xué)生對各物理量有一個整體性的掌握，有點難度，學(xué)生要熟練掌握物理公式，并靈活的運用到計算中去．