Question

20．隨著生活質量的提升，玻璃房逐漸受到人們的青瞇，這大玻璃窗戶的清潔可由如圖所示的“自動擦窗機器人”完成．某“自動擦窗機器人”的質量為2kg，它的“腹部”有吸盤．當自動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．
（1）求當自動擦窗機器人在豎直玻璃板上靜止時所受摩擦力為多少？此時若真空泵繼續(xù)向外抽氣，則自動擦窗機器人受到的摩擦力將如何變化？
（2）當自動擦窗機器人豎直向下運動時，若真空泵繼續(xù)向外抽氣，分析說明自動擦窗機器人受到的摩擦力如何變化？
（3）吸盤與玻璃的接觸面積為1.2×10^-3m²，若吸盤此面積上對玻璃的壓強為.5×10⁵Pa，則吸盤對玻璃的壓力是多大？

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)平衡力的特點解題就可．
（2）根據(jù)影響滑動摩擦力大小的因素分析摩擦力的變化．
（3）根據(jù)壓強定義式的變形公式F=pS可求壓力．

解答 解：
（1）“自動擦窗機器人”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；
（2）自動擦窗機器人豎直向下運動時，若真空泵繼續(xù)向外抽氣，玻璃對自動擦窗機器人的支持力增大，則自動擦窗機器人受到的摩擦力變大；
（3）由p=$\frac{F}{S}$得，吸盤對玻璃的壓力F=pS=1.5×10⁵Pa×1.2×10^-3m²=180N．
答：
（1）當自動擦窗機器人在豎直玻璃板上靜止時所受摩擦力為20N；此時若真空泵繼續(xù)向外抽氣，此時摩擦力與重力是平衡力，重力不變，所以摩擦力不變；
（2）當自動擦窗機器人豎直向下運動時，若真空泵繼續(xù)向外抽氣，接觸面粗糙程度不變，壓力增大時，物體所受的滑動摩擦力增大；
（3）吸盤對玻璃的壓力為180N．

點評 本題考查了二力平衡的特點及對壓強公式、重力公式的應用．物體在平衡狀態(tài)下受平衡力，找出平衡力是解題關鍵．