Question

如圖4所示為天津永樂橋摩天輪．摩天輪直徑110m，其最高點距地面的高度可達到120m，能看到方圓40km以內的景致，是名副其實的“天津之眼”． 永樂橋摩天輪共有48個透明座艙，每個座艙最多可坐8人，整個摩天輪可同時供380余人觀光，勻速轉動一圈大約需要30分鐘．
（1）當摩天輪空載時，勻速轉動時，摩天輪的

 

A．動能不變  B．勢能增加  C．機械能不變  D．機械能守恒
（2）假設有一名游客的體重為60kg，則該游客在摩天輪最高點對座位的壓力

 

重力，最低點對座位的壓力

 

重力，游客在65m高處對座位的壓力

 

重力（前面三空填“大于”、“等于”或“小于”），游客所受向心力由

 

力提供．

Answer 1

分析：（1）摩天輪勻速轉動，動能不變，但勢能隨高度變化而變化；
（2）游客在最高點時，重力與支持力的合力充當向心力，合力豎直向下指向圓心，故游客處于失重狀態；游客在最低點時，重力與支持力的合力充當向心力，合力豎直向向上指向圓心，故游客處于超重狀態；游客在65m高處，豎直方向上受到重力和支持力作用，水平方向受到靜摩擦力作用．

解答：解：（1）A、摩天輪勻速轉動，故其動能不變，A項正確；
B、摩天輪是中心對稱的，故其重心在軸心上，所以摩天輪的重力勢能也不變，B項錯誤；
C、摩天輪的機械能包括動能和重力勢能兩部分，所以機械能也不變，C項正確；
D、盡管過程中摩天輪的機械能不變，但摩天輪轉動過程中，難免需要克服摩擦力做功，故機械能不守恒．D項錯誤．
故選AC
（2）游客在最高點時，重力與支持力的合力充當向心力，合力豎直向下指向圓心，故游客處于失重狀態，對座位的壓力小于重力；游客在最低點時，重力與支持力的合力充當向心力，合力豎直向向上指向圓心，故游客處于超重狀態，對座位的壓力大于重力；游客在65m高處，豎直方向上受到重力和支持力作用，水平方向受到靜摩擦力作用．游客豎直方向上所受合力為零，水平方向摩擦力充當向心力．故游客對座位的壓力等于重力．
故答案為：（1）AC（2）小于；大于；等于；靜摩擦力

點評：本題主要考查了豎直方向圓周運動向心力公式的直接應用，以及在運動中機械能的變化情況，難度適中．