Question

13．三峽升船機于2015年12月21日進行實船測試．如圖所示，旅游船“長江電力”號先進入上游航道，開啟活動橋、臥倒門、防撞裝置、工作門后，旅游船緩慢駛入承船廂，隨后承船廂內相關設施依次關閉．客輪在承船廂中，仿佛進入了一個裝水的“大腳盆”，像坐電梯一樣，由機械驅動承船廂下降，承船廂以0.2m/s的速度勻速下降，從上游175m水位下降至下游62m水位處，又依次開啟活動橋、臥倒門、防撞裝置、工作門后，旅游船緩緩駛出承船廂．
（1）升船機承船廂在下降過程中動能、重力勢能和機械能怎樣變化？
（2）升船機承船廂下降過程所用的時間是多少？

Answer 1

分析 （1）動能和物體的質量、速度有關；重力勢能和物體的質量、高度有關；動能和勢能統稱為機械能；
（2）知道升降機運動的路程和速度，利用速度公式計算即可；

解答 解：（1）升船機承船廂在勻速下降過程中，質量不變，速度不變，故動能不變；同時質量不變，高度減小，重力勢能減小；由于機械能等于動能和勢能之和，所以承船廂的機械能減小；
（2）承船廂以0.2m/s的速度勻速下降，從上游175m水位下降至下游62m水位處，
則承船廂運動的路程是：s=175m-62m=113m；
根據v=$\frac{s}{t}$可知，承船廂運動的時間為：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{113m}{0.2m/s}$=565s；
答：（1）升船機承船廂在下降過程中動能不變，重力勢能減小，機械能減小；
（2）升船機承船廂下降過程所用的時間是565s；

點評 此題考查了動能、勢能和機械能的影響因素及速度的計算，是一道綜合題．