如图所示,质量m=2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为60m,如果桥面承

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  • 解题思路:汽车在最低点,靠支持力和重力的合力提供向心力,合力向上,支持力大于重力,在最高点,靠重力和支持力的合力提供向心力,合力向下,支持力小于重力,结合牛顿第二定律求出汽车允许的最大速率,以及在路面上行驶时的最小压力.

    (1)汽车在最低点受到的支持力最大,此时速度最大,根据牛顿定律得:

    N−mg=m

    v2

    R

    代入数据:3×105−2×105=2×104×

    v2

    60

    解得:v=10

    3m/s.

    (2)当汽车运动到最高点时,支持力最小,根据牛顿第二定律得:

    mg−N′=m

    v2

    R

    代入数据:2×105−N′=2×104×

    300

    60,

    解得:N′=1.0×105N.

    根据牛顿第三定律得,最小压力为:N″=N′=1.0×105N.

    答:(1)汽车允许的最大速率是10

    3m/s;

    (2)若以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是1.0×105N.

    点评:

    本题考点: 向心力.

    考点点评: 解决本题的关键知道向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.