Question

7．阅读短文，完成相应问题．
过山车是一项富有刺激性的娱乐工具．这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了．当然，如果你受身体条件和心理承受能力的限制，无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁观察过山车的运动和乘坐者的反应．
在刚刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了．对过山车来说，它的重力势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大．当过山车开始下降时，它的重力势能就不断地减少（因为高度下降了），但能量不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量．不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和重力势能）．这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘略矮一点的原因．
过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物．事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈．因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于过山车中部的重心最高时，重力势能最大，而当尾部到达最高点时，重心位置已经不在最高位置，已经有一部分重力势能转化为动能了．这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而就会产生一种要被抛离的感觉．尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨飞出去．中前部的车厢情况就不同了，过山车的重心心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”重心越过高点被重力推动．
（1）过山车上升阶段，其重力势能增加．（填“增加”、“减少”、“不变”）
（2）过山车在轨道的最低处，运动最快，动能最大，说明物体的动能同速度有关．
（3）在过山车运行起来以后，坐在过山车不同位置的乘客，通过某一竖直回环的最高点时，乘坐在车尾部（选填“车中部”、“车尾部”）通过时速度最大．
（4）设计师所设计的过山车轨道中，过山车依次通过的竖直回环的高度一次比一次低的原因是过山车受到摩擦力的作用．

Answer 1

分析 动能的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度，二者可以相互转化．在整个过程中，由于摩擦力的存在，机械能的总量并不守恒．据此结合题干中描述的现象进行解答．

解答 解：（1）过山车上升阶段，其质量不变，高度增加，所以重力势能增加．
（2）过山车在轨道的最低处，运动最快，动能最大，说明物体的动能同速度有关．
（3）车尾部车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于过山车中部的重心最高时，重力势能最大，而当尾部到达最高点时，重心位置已经不在最高位置，已经有一部分重力势能转化为动能．因此，通过某一竖直回环的最高点时，乘坐在车尾部通过时速度最大．
（4）设计师所设计的过山车轨道中，过山车依次通过的竖直回环的高度一次比一次低的原因是过山车受到摩擦力的作用，整个过程中机械能部分转化为内能，机械能总量减少．
故答案为：（1）增加；（2）速度；（3）车尾部；（4）过山车受到摩擦力的作用．

点评 解答本题的关键是了解动能、重力势能的影响因素，知道机械能守恒的条件，难度是第三个问题的判断，值得我们关注．