如图一辆质量为1000kg的汽车静止在一座半径为40m的圆弧形拱桥顶部.(取g=10m/s2)

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  • 解题思路:(1)根据汽车处于静止,通过共点力平衡求出汽车对圆弧形拱桥的支持力大小;

    (2)根据牛顿第二定律,抓住径向的合力提供向心力求出圆弧形拱桥对汽车的支持力,从而得出汽车对圆弧形拱桥的压力大小;

    (3)当汽车对圆弧拱桥的压力为零,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车的速度.

    (1)汽车静止,受力平衡,有:F=mg=1000×10=1×104N

    (2)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,有:mg−FN=

    mv2

    r

    得:FN=mg−m

    v2

    r=10000−1000×

    36

    40=9100N,

    由牛顿第三定律可知,汽车对拱桥的压力

    F′N=FN=9.1×103N

    (3)要汽车对拱桥的压力恰好为零,则有:mg=

    mv12

    r

    即v1=

    gr=

    10×40=20m/s.

    答:(1)此时汽车对圆弧形拱桥的支持力是1×104N;

    (2)汽车对圆弧形拱桥的压力是为9.1×103N;

    (3)汽车以20m/s的速度通过拱桥的顶部时,汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零.

    点评:

    本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

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