正确率60.0%某巨型摩天轮.其旋转半径$${{5}{0}}$$米,最高点距地面$${{1}{1}{0}}$$米,运行一周大约$${{2}{1}}$$分钟.某人在最低点的位置坐上摩天轮,则第$${{3}{5}}$$分钟时他距地面大约为$${{(}{)}}$$米.
B
A.$${{7}{5}}$$
B.$${{8}{5}}$$
C.$${{1}{0}{0}}$$
D.$${{1}{1}{0}}$$
首先,我们需要确定摩天轮的旋转周期和初始位置。
1. 旋转周期和角速度:摩天轮运行一周大约需要 $$21$$ 分钟,因此角速度 $$\omega$$ 为:
$$\omega = \frac{2\pi}{21} \text{ 弧度/分钟}$$
2. 初始条件:某人在最低点坐上摩天轮,此时距地面高度为 $$110 - 50 \times 2 = 10$$ 米(因为最高点距地面 $$110$$ 米,半径为 $$50$$ 米,最低点比最高点低 $$100$$ 米)。
3. 时间计算:我们需要计算第 $$35$$ 分钟时的位置。由于周期为 $$21$$ 分钟,$$35$$ 分钟相当于 $$1$$ 个完整周期加上 $$14$$ 分钟。
因此,只需计算 $$14$$ 分钟后的位置。
4. 角度计算:$$14$$ 分钟内转过的角度 $$\theta$$ 为:
$$\theta = \omega \times 14 = \frac{2\pi}{21} \times 14 = \frac{4\pi}{3} \text{ 弧度}$$
5. 高度计算:摩天轮的运动可以表示为垂直方向的简谐运动。初始相位为 $$-\frac{\pi}{2}$$(因为从最低点开始),因此高度 $$h$$ 随时间变化的函数为:
$$h(t) = 50 \sin\left(\omega t - \frac{\pi}{2}\right) + 60$$
其中,$$60$$ 米是摩天轮中心距地面的高度($$110 - 50 = 60$$)。
代入 $$t = 14$$ 分钟:
$$h(14) = 50 \sin\left(\frac{4\pi}{3} - \frac{\pi}{2}\right) + 60$$
$$\sin\left(\frac{4\pi}{3} - \frac{\pi}{2}\right) = \sin\left(\frac{5\pi}{6}\right) = \frac{1}{2}$$
因此,$$h(14) = 50 \times \frac{1}{2} + 60 = 25 + 60 = 85$$ 米。
6. 结论:第 $$35$$ 分钟时,他距地面大约为 $$85$$ 米,对应选项 B。