Question

4．“擦窗機(jī)器人”的質(zhì)量為2kg，它的“腹部”有吸盤(pán)．當(dāng)擦窗機(jī)器人的真空泵將吸盤(pán)內(nèi)的空氣向外抽出時(shí)，它能牢牢地吸在豎直玻璃上．（g取10N/kg）
（1）當(dāng)擦窗機(jī)器人在豎直玻璃板上靜止時(shí)，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(pán)與玻璃的接觸面積為1.2×10^-3m²，若吸盤(pán)在此面積上對(duì)玻璃的壓強(qiáng)為1.5×10⁵Pa，則吸盤(pán)對(duì)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(yùn)動(dòng)8s，重力做功的功率是多大？

Answer 1

分析 （1）物體靜止時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的力為平衡力；
（2）知道吸盤(pán)與玻璃的接觸面積即受力面積和吸盤(pán)在此面積上對(duì)玻璃的壓強(qiáng)，根據(jù)F=pS求出吸盤(pán)對(duì)玻璃的壓力；
（3）根據(jù)速度公式求出機(jī)器人勻速向下運(yùn)動(dòng)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）擦窗機(jī)器人在豎直玻璃板上靜止時(shí)，處于平衡狀態(tài)，豎直方向受到的重力和摩擦力是一對(duì)平衡力，二力大小相等，當(dāng)真空泵繼續(xù)向外抽氣時(shí)，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(pán)對(duì)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(yùn)動(dòng)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(pán)對(duì)玻璃的壓力是180N；
（3）重力做功的功率是2W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了二力平衡條件和壓強(qiáng)公式、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．