有一辆质量为1000kg的小汽车驶上圆弧半径为40m的拱桥.

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  • 解题思路:轿车在凹形桥和凸形桥的最低点和最高点,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桥面对轿车的支持力,从而得出轿车对桥面的压力.

    当轿车对凸形桥的压力为零时,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车的速度.

    (1)轿车在凸形桥的最高点,靠重力和支持力的合力提供向心力,

    根据牛顿第二定律有:mg-N=m

    v2

    R

    则N=mg-m

    v2

    R=10000-1000×[100/40]=7500N

    根据牛顿第三定律,对桥面的压力为7500N.

    (2)当压力为零时,有mg=m

    v02

    R

    解得:v0=

    gR=

    400=20m/s.

    (3)在桥面最低点时,根据牛顿第二定律有:N′-mg=m

    v2

    R

    解得:N′=mg+m

    v2

    R=10000+1000×[100/40]=12500N

    即汽车对桥的压力为12500N.

    答:(1)汽车到达桥顶时速度为10m/s,汽车对桥的压力是7500N;

    (2)汽车以20m/s的速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空;

    (3)汽车如果以10m/s的速度通过半径为40m的凹形桥,则在桥面最低点时汽车对桥面的压力是12500N.

    点评:

    本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

    考点点评: 汽车过拱桥关键在于找到向心力来源,然后根据合力等于向心力列式求解.