解题思路:汽车在凹形桥的最低点和凸形桥的最高点,靠竖直方向上的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出支持力的大小.当压力为零时,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车的速度.
(1)在最低点,根据牛顿第二定律得,N−mg=m
v2
R,
解得N=mg+m
v2
R=20000+2000×
400
20N=60000N.
(2)在最高点,根据牛顿第二定律得,mg−N=m
v2
R,
N=mg−m
v2
R=20000−2000×
100
20N=10000N.
(3)当汽车对桥面压力为零,mg=m
v2
R
解得v=
gR=
10×20=14.1m/s.
答:(1)桥面对车的支持力大小是60000N
(2)桥面对车的支持力大小是10000N
(3)汽车以14.1m/s速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力.
点评:
本题考点: 向心力.
考点点评: 解决本题的关键知道汽车做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.