9．如圖所示，過(guò)山車(chē)是一項(xiàng)富有刺激性的娛樂(lè)工具．那種風(fēng)馳電掣、有驚無(wú)險(xiǎn)的快感令不少人著迷．如果你對(duì)物理學(xué)感興趣的話，那么在乘坐過(guò)山車(chē)的過(guò)程中不僅能夠體驗(yàn)到冒險(xiǎn)的快感，還有助于理解力學(xué)定律．實(shí)際上，過(guò)山車(chē)的運(yùn)動(dòng)包含了許多物理學(xué)原理，人們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)山車(chē)時(shí)巧妙地運(yùn)用了這些原理．如果能親身體驗(yàn)一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果，那感覺(jué)真是妙不可言．這次同物理學(xué)打交道不用動(dòng)腦子，只要收緊你的腹肌，保護(hù)好腸胃就行了．當(dāng)然，如果你受身體條件和心理承受能力的限制，無(wú)法親身體驗(yàn)過(guò)山車(chē)帶來(lái)的種種感受，你不妨站在一旁仔細(xì)觀察過(guò)山車(chē)的運(yùn)動(dòng)和乘坐者的反應(yīng)．
在剛剛開(kāi)始時(shí)，過(guò)山車(chē)的小列車(chē)是依靠一個(gè)機(jī)械裝置的推力推上最高點(diǎn)的，但在第一次下行后，就再也沒(méi)有任何裝置為它提供動(dòng)力了．事實(shí)上，從這時(shí)起，帶動(dòng)它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動(dòng)機(jī)”將是重力勢(shì)能，即由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、又由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過(guò)程構(gòu)成的．重力勢(shì)能是物體因其所處位置而自身?yè)碛械哪芰浚怯捎谖矬w和地球的引力相互作用而產(chǎn)生的．對(duì)過(guò)山車(chē)來(lái)說(shuō)，它的重力勢(shì)能在處于最高點(diǎn)時(shí)達(dá)到了最大值，也就是當(dāng)它爬升到“山丘”的頂峰時(shí)最大．當(dāng)過(guò)山車(chē)開(kāi)始下降時(shí)，它的重力勢(shì)能就不斷地減少（因?yàn)楦叨认陆盗耍芰坎粫?huì)消失，而是轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，也就是運(yùn)動(dòng)的能量．不過(guò)，在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，由于過(guò)山車(chē)的車(chē)輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量，從而損耗了少量的機(jī)械能（動(dòng)能和重力勢(shì)能）．這就是為什么在設(shè)計(jì)中隨后的小山丘比開(kāi)始時(shí)的小山丘略矮一點(diǎn)的原因．
過(guò)山車(chē)最后一節(jié)小車(chē)廂里是過(guò)山車(chē)贈(zèng)送給勇敢的乘客最為刺激的禮物．事實(shí)上，下降的感受在過(guò)山車(chē)的尾部車(chē)廂最為強(qiáng)烈．因?yàn)樽詈笠还?jié)車(chē)廂通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度比過(guò)山車(chē)頭部的車(chē)廂要快，這是由于過(guò)山車(chē)中部的重心最高時(shí)，重力勢(shì)能最大，而當(dāng)尾部到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，重心位置已經(jīng)不在最高位置，已經(jīng)有一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能了．這樣，乘坐在最后一節(jié)車(chē)廂的人就能夠快速地達(dá)到和跨越最高點(diǎn)，從而就會(huì)產(chǎn)生一種要被拋離的感覺(jué)，因?yàn)橹匦恼诩铀傧蛳逻\(yùn)動(dòng)．尾部車(chē)廂的車(chē)輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達(dá)頂峰附近時(shí)，小車(chē)廂就可能脫軌飛出去．中前部的車(chē)廂情況就不同了，過(guò)山車(chē)的重心在“身后”，在短時(shí)間內(nèi)，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”重心越過(guò)高點(diǎn)被重力推動(dòng)．
（1）過(guò)山車(chē)上升階段，其重力勢(shì)能增加．（填“增加”、“減少”、“不變”）
（2）過(guò)山車(chē)在軌道的最低處，運(yùn)動(dòng)最快，動(dòng)能最大，說(shuō)明物體的動(dòng)能同速度大小相關(guān)．
（3）設(shè)計(jì)師所設(shè)計(jì)的過(guò)山車(chē)軌道中，過(guò)山車(chē)依次通過(guò)的豎直回環(huán)的高度一次比一次低的原因是過(guò)山車(chē)的車(chē)輪與軌道的摩擦產(chǎn)生熱量，從而損耗了少量的機(jī)械能．
（4）在過(guò)山車(chē)運(yùn)行起來(lái)以后，坐在過(guò)山車(chē)不同位置的乘客，通過(guò)某一豎直回環(huán)的最高點(diǎn)時(shí)，乘坐在車(chē)尾部（ 選填“車(chē)中部”、“車(chē)尾部”）通過(guò)時(shí)速度最大．

分析 （1）影響重力勢(shì)能大小的因素是質(zhì)量和高度；
（2）影響動(dòng)能大小的因素是質(zhì)量和速度；
（3）改變物體內(nèi)能的方式時(shí)做功和熱傳遞；克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（4）車(chē)尾部所經(jīng)過(guò)的圓環(huán)長(zhǎng)度大于車(chē)頭和車(chē)中部所見(jiàn)過(guò)的圓環(huán)長(zhǎng)度．

解答 解：（1）過(guò)山車(chē)上升階段，質(zhì)量不變，高度增加，所以山車(chē)的重力勢(shì)能增加；
（2）翻滾過(guò)山車(chē)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能最小，但速度最快，動(dòng)能最大，所以說(shuō)明物體的動(dòng)能與速度大小有關(guān)；
（3）山車(chē)的重力勢(shì)能在處于最高點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)它開(kāi)始下行時(shí)，它的勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增大；由于摩擦，損耗了少量的機(jī)械能，所以過(guò)山車(chē)依次通過(guò)的豎直回環(huán)的高度一次比一次低；
（4）在過(guò)山車(chē)運(yùn)行起來(lái)以后，坐在過(guò)山車(chē)不同位置的乘客，通過(guò)某一豎直回環(huán)的最高點(diǎn)時(shí)，由于車(chē)尾部所經(jīng)過(guò)的圓環(huán)周長(zhǎng)最長(zhǎng)，所以乘坐在車(chē)尾部通過(guò)時(shí)速度最大．
故答案為：（1）增加；（2）速度大小；（3）過(guò)山車(chē)的車(chē)輪與軌道的摩擦產(chǎn)生熱量，從而損耗了少量的機(jī)械能；（4）車(chē)尾部．

點(diǎn)評(píng) 本題考查借用過(guò)山車(chē)考查動(dòng)能和勢(shì)能的大小變化，解答此題的關(guān)鍵是知道影響動(dòng)能和勢(shì)能的因素．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：初中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)探究題

19．“探究光反射的規(guī)律”時(shí)，小李進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)，讓一束光EO貼著紙板射到平面鏡上，在紙板上會(huì)看到反射光線OF．

（1）將紙板沿ON向前折或向后折，此時(shí)在NOF面上看不到反射光線，如圖1乙所示，此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)．在圖1甲中，如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面，會(huì)看到反射光線沿著OE方向射出，這表明反射時(shí)，光路是可逆的．
（2）圖2甲是小明同學(xué)探究平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)裝置，在豎立的玻璃板前A處放一支點(diǎn)燃的蠟燭，可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像，小明拿一支大小和點(diǎn)燃蠟燭相同的蠟燭在玻璃板后面移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到A′處時(shí)，可以看到它跟像完全重合，由此可以得出的結(jié)論是：像和物大小相等；經(jīng)過(guò)三次實(shí)驗(yàn)后，在白紙上記錄的像與物對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置如圖2乙所示，下一步你將如何處理“白紙”上的信息得出結(jié)論：連接像與物的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并判斷連線與鏡面是否垂直，像點(diǎn)和物點(diǎn)到鏡面的距離是否相等；物和像的連線與鏡面垂直，物體和像到鏡面的距離相等．

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科目：初中物理 來(lái)源： 題型：填空題

20．如圖所示，從倒置的漏斗口用力吸氣或向下吹氣，乒乓球都不會(huì)掉下來(lái)．這是因?yàn)閺穆┒房谙蛳掠昧Υ禋鈺r(shí)，乒乓球上部空氣流速大、壓強(qiáng)小，而乒乓球下部空氣流速小壓強(qiáng)大；吸氣時(shí)，乒乓球上方空氣壓強(qiáng)小，這樣在乒乓球的上、下部就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的壓力差，從而托起乒乓球．

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科目：初中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

17．一個(gè)小球重為10N，用手抓住將它浸沒(méi)在水中時(shí)，小球排開(kāi)的水所受重力為8N，則（　�。�
A．放手后小球?qū)⑸细?/td>B．放手后小球?qū)⑾鲁?/td>
C．放手后小球?qū)腋?/td>D．小球受到的浮力為2N

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科目：初中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

4．如圖甲所示是某種升降電梯工作原理圖，它由轎廂、對(duì)重、電動(dòng)機(jī)、鋼絲繩、滑輪等部件連接組成．電動(dòng)機(jī)和對(duì)重通過(guò)鋼絲繩分別給轎廂施加拉力，連接轎廂的兩根鋼絲繩非�？拷�，轎廂與對(duì)重的運(yùn)動(dòng)方向始終相反．對(duì)重的質(zhì)量為400kg，空轎廂的質(zhì)量是500kg，額定載重量是1000kg．某次電梯滿載上升時(shí)的v-t圖象如圖乙所示．不計(jì)鋼絲繩重力和一切摩擦．（g=10N/kg）
（1）電梯勻速上升的高度；
（2）電梯勻速運(yùn)動(dòng)階段，對(duì)重的重力做的功；
（3）電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)鋼絲繩對(duì)轎廂拉力的功率．

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科目：初中物理 來(lái)源： 題型：填空題

14．如圖所示，護(hù)士給病人輸液時(shí)，藥水瓶上插著兩根管，一根給病人輸液，另一根通過(guò)瓶蓋扎進(jìn)瓶?jī)?nèi)藥水中，這根“閑置”管是為了利用大氣壓．由于針頭較細(xì)，為了確保藥液的流速，需要將藥水袋提升到比針管約高1.3m的高度，由此可推算出針管處受到藥液的壓強(qiáng)約為1.3×104Pa （ρ藥液=ρ水）．

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科目：初中物理 來(lái)源： 題型：解答題

1．用一個(gè)動(dòng)滑輪在5s內(nèi)將一重為200N的物體向上勻速提起3m，拉力為150N．
（1）在提升重物的過(guò)程中，重物的動(dòng)（填“動(dòng)”、“重力勢(shì)”或“機(jī)械”）能不變．
（2）拉力的功率有多大？
（3）這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是多少？（保留一位小數(shù)）
（4）如果不計(jì)繩重及摩擦，想提高該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率，請(qǐng)你提出一種可行的方法．

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科目：初中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

18．如圖所示，的輕質(zhì)杠桿AB，O為懸點(diǎn)，放在水平面上的物體M用細(xì)線徐昂在杠桿A端，已知OA：OB=1：2，M的密度為3.0×103kg/m3，體積為8.0×10-3m3，當(dāng)B端懸掛一個(gè)10kg的重物時(shí)，杠桿水平平衡，則物體M對(duì)水平面的壓力為多少？

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科目：初中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

19．關(guān)于能源、信息和材料，下列說(shuō)法正確的是（　�。�
A．太陽(yáng)能、風(fēng)能和核能都是可再生能源
B．雷達(dá)是利用超聲波進(jìn)行定位和導(dǎo)航的
C．中考實(shí)行網(wǎng)上閱卷，條形碼掃描器中的光敏二極管使用的是半導(dǎo)體材料
D．隨著科技發(fā)展，將來(lái)可以制造出不消耗能量而不停對(duì)外做功的機(jī)器

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