Question

【題目】如圖為某款擦窗機器人，它憑借其底部的真空泵在機身和玻璃之間形成低氣壓，牢牢地吸附在豎直玻璃上。擦窗機器人的總質量為1.2kg，工作時的實際功率為80W，它在豎直向上擦窗過程中有0.25%的電能用于克服重力做功。請回答：

(1)當它靜止在豎直玻璃上時，求受到的摩擦力方向；

(2)工作時擦窗機器人對玻璃的壓力為28N，內外氣壓差達到800Pa時，求擦窗機器人與玻璃的接觸面積至少為多少？

(3)若窗戶足夠高，持續豎直向上擦窗20min，擦窗機器人克服重力做的功是多少？可上升的最大高度為多少？（g取）

Answer 1

【答案】(1)豎直向上；(2) 0.035m2；(3) 240J，20m

【解析】

(1)物體靜止時處于平衡狀態，受到的力為平衡力。

(2)根據公式求出面積的大小。

(3)根據求出消耗的電能，從而求出克服重力所做的功，根據求出高度。

(1)擦窗機器人在豎直玻璃板上靜止時，處于平衡狀態，豎直方向受到的重力和摩擦力是一對平衡力，故摩擦力的方向是豎直向上的。

(2)由可得，擦窗機器人與玻璃的接觸面積為

(3)機器人消耗的電能為

克服重力所做的功為

機器人的重力為

由可得，上升的高度為

答：(1)豎直向上；(2)擦窗機器人與玻璃的接觸面積至少為0.035m2；(3)擦窗機器人克服重力做的功是240J，可上升的最大高度為20m。