Question

随着生活品味的提升，宽大玻璃窗逐渐受到人们的青睐，对大玻璃窗户的清洁可由如图所示的“自动擦窗机器人”完成。擦窗机器人的“腹部”有吸盘，当它的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时，就能牢牢地吸在竖直玻璃上。（g取10 N/kg）求：

(1)真空泵将吸盘内的空气抽出，由于__________的作用，擦窗机器人被“吸”在玻璃上。当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是__________。

(2)若擦窗机器人的擦拭面为边长20 cm的正方形，擦拭时（机器人不倾斜）移动的速度为4 cm/s，则该擦窗机器人5 min内的最大擦拭面积为多少平方米______？

(3)若吸盘与玻璃的接触面积为60 cm²，吸盘对玻璃的压力为180 N，求吸盘对玻璃的压强______。

(4)某自动擦窗机器人的质量为1.8 kg，工作时的实际功率为90 W，它在竖直向上擦窗过程中有0.25%的能量用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20 min，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米_______？

Answer

大气压强 竖直向上 2.44 m2 3×104 Pa 15 m

【解析】

(2)5 min内的最大擦拭面积为：S=0.2 m×0.2 m＋0.2 m×0.04 m/s×5×60 s=2.44 m2

(3)吸盘对玻璃的压强：p===3×104 Pa

(4)机器人做的总功：W=Pt=90 W×20×60 s=1.08×105 J

克服重力做的功：W重=W总η=1.08×105 J×0.25%=270 J

由W重=Gh=mgh得，机器人上升的高度为：h===15 m