如图所示,汽车质量为m=1000kg,圆弧形拱桥半径为r=40m.(取g=10m/s2)

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  • 解题思路:(1)汽车在桥顶,靠重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车所受的支持力,从而得出汽车对桥顶的压力.(2)当汽车拱桥的压力为零,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车在拱桥顶的速度.

    (1)汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:

    mg−FN=m

    v2

    r…①

    由①式得:

    FN=mg−m

    v2

    r=10000−1000×

    16

    40=9600N,

    由牛顿第三定律可知,汽车对拱桥的压力为:

    FN′=FN=9600N.

    (2)要汽车对拱桥的压力恰好为零,则有:

    mg=m

    v12

    r… ②

    由②式得:v1=

    gr=

    10×40m/s=20m/s.

    答:(1)汽车对拱桥的压力是9600N;

    (2)汽车以20m/s的速度通过拱桥的顶部时,汽车对拱桥的压力恰好为零.

    点评:

    本题考点: 向心力.

    考点点评: 解决本题的关键知道汽车过拱桥时做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.