Question

（2013?武漢模擬）如圖是武漢市歡樂谷的雙木質過山車．
（1）小明坐在高速運行的過山車上，感到“天旋地轉”，這時他是以

自己

作為參照物的．
（2）過山車的小列車首先是依靠電動機將其推上長為50m、高30m的斜面頂端，此后依靠

重力勢

能和

動

能的不斷轉化，沿著軌道穿梭行駛．
（3）如果電動機的輸出功率為45Kw，將重為3×10⁴N的乘客和小列車推上斜面頂端需要32s，那么此時斜面的機械效率是多少？電動機對小列車的推力是多少牛？

Answer 1

分析：（1）在研究機械運動時，假定不動的物體叫參照物．與參照物相比，物體位置有變化，說明物體在運動；物體位置沒有變化，說明物體處于靜止狀態(tài)．
（2）影響重力勢能的因素有質量和相對高度；影響動能的因素有質量和速度．根據(jù)重力勢能和動能的變化情況判斷能量的轉化．
（3）已知重力和高度，根據(jù)公式W=Gh可求有用功的大��；再利用公式W=Pt可求總功；利用公式η=

W有用

W總

可求機械效率的大��；最后利用公式W=Fs可求推力的大�。�

解答：解：（1）坐在高速運行的過山車上，感到“天旋地轉”，這時他是以自己（或車廂、或座椅）作為參照物的．
（2）過山車的小列車從低處向高處運動的過程中速度越來越小、高度越來越大，動能轉化成重力勢能；從高處向低處運動的過程中速度越來越大、高度越來越低，重力勢能轉化成動能．
（3）∵W_有用=Gh=3×10⁴N×30m=9×10⁵J，
W_總=Pt=45×10³W×32s=1.44×10⁶J，
∴η=

W有用

W總

=

9×105J

1.44×106J

=62.5%，
F=

W總

s

=

1.44×106J

50m

=2.88×10⁴N．
故答案為：（1）自己；（2）重力勢；動；（3）此時斜面的機械效率是62.5%；電動機對小列車的推力是2.88×10⁴N．

點評：此題考查了力學中的許多知識；參照物與物體運動情況的判斷知識、力和運動的關系、機械能中的能量轉化知識可解答．