Question

13．如圖所示是“擦窗機器人”，它的質量為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）機器人工作時，主機內部的氣壓小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）大氣壓而產生吸力．
（2）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”）
（3）吸盤與玻璃的接觸面積為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300N．
（4）擦窗機器人以0.2m/s的速度勻速豎直向下運動，重力做功的功率是4W．

Answer 1

分析 （1）由流體壓強與流速的關系：流速越大的位置壓強越小；
（2）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，然后根據平衡力的特點解題就可．
（3）根據壓強定義式的變形公式F=pS可求壓力．
（4）利用速度公式求出下降高度，用公式W=Gh求出重力做的功，用公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出功率．

解答 解：（1）由流體壓強與流速的關系：流速越大的位置壓強越小可知，機器人在工作時，由于轉動的扇葉處氣體的流速大，壓強小，在外界大氣壓的作用下將灰塵、雜物吸入集塵盒，故主機內部的氣壓小于大氣壓而產生吸力．
（2）“擦窗機器人”的重力G=mg=2kg×10N/kg=20N，“擦窗機器人”靜止時處于平衡狀態(tài)，即受力平衡，在豎直方向上摩擦力和重力平衡，則摩擦力大小等于重力大小20N，只要“擦窗機器人”在豎直玻璃上靜止，重力不變，摩擦力就不變；
（3）由p=$\frac{F}{S}$得，吸盤對玻璃的壓力F=pS=1.5×10⁵Pa×2×10^-3m²=300N．
（4）擦窗機器人重力做功功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=Gv=20N×0.2m/s=4W．
故答案為：（1）小于；（2）不變；（3）300；（4）4．

點評 本題考查了流體壓強和流速的關系、二力平衡的特點及對壓強公式、重力公式、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．