题目内容

5.“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一.摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动.下列叙述正确的是(  )
A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变
B.在最高点,乘客重力大于座椅对他的支持力
C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零
D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变

分析 根据机械能的定义分析机械能的变化情况;
根据向心力的来源分析重力和支持力的情况;
根据冲量的定义分析冲量;
根据瞬时功率计算式计算重力的瞬时功率.

解答 解:A、机械能等于重力势能和动能之和,摩天轮运动过程中,做匀速圆周运动,乘客的速度大小不变,则动能不变,但高度变化,所以机械能在变化,A错误;
B、圆周运动过程中,在最高点,由重力和支持力的合力提供向心力F,向心力指向下方,所以F=mg-N,则支持力N=mg-F,所以重力大于支持力,B正确;
C、转动一周,重力的冲量为I=mgT,不为零,C错误;
D、运动过程中,乘客的重力大小不变,速度大小不变,但是速度方向时刻在变化,所以重力的瞬时功率在变化,D错误.
故选:B.

点评 本题涉及的知识点比较多,但是都考查了基本的公式,学习过程中一定要把最基础的概念和公式牢记,这样我们就能得心应手.

练习册系列答案
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13.如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验.

(1)打点计时器使用的电源是B(选填选项前的字母).
A.直流电源   B.交流电源
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力.正确操作方法是A(选填选项前的字母).
A.把长木板右端垫高       B.改变小车的质量
在不挂重物且B(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响.
A.计时器不打点     B.计时器打点
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C…各点到O点的距离为x1、x2、x3…,如图2所示.

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点打B点的过程中,拉力对小车做的功W=mgx2,打B点时小车的速度v=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$.
(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据做如图3所示的v2-W图象.由此图象可得v2随W变化的表达式为0.008+4.69W.根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是kg-1

(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v2-W关系的是A.

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