- 生活中的圆周运动
- 共945题
如图所示,质量m=2.0×104kg的汽车以不变的速度先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为20m。由于轮胎太旧,如果受到超过3×105N的压力时就会出现爆胎,则:
(1)汽车在行驶过程中,在哪个位置最可能出现爆胎?
(2)为了使汽车安全过桥,汽车允许的最大速度是多少?
(3)若以(2)中所求得速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?
正确答案
解:(1)B点
(2)汽车在凹形桥底部时,由牛顿第二定律得:FN-mg=mv2/r
代入数据解得v=10m/s
(3)汽车在经过拱形桥顶部时,对桥的压力最小
由牛顿第二定律得:mg-FN'=mv2/r
解得FN'=105N
由牛顿第三定律知最小压力为105N
一辆质量为4t 的汽车驶过半径为50m的凸形桥面时,其始终保持5m/s的速率,汽车所受的阻力为车对桥面压力的0. 05倍,通过桥的最高点时,汽车的牵引力是____ N. (取g=10 m/s2 )
正确答案
1.9×103
汽车的速度是72km/h时通过凸形桥最高点,对桥的压力是车重的一半,则圆弧形桥面的半径为 ;当车速为 时,车对桥面最高点的压力恰好为零(取10m/s2)。
正确答案
80m;
城市中为了解决交通问题,修建了许多立交桥,如图所示,桥面为圆弧形的立交桥AB,横跨在水平路面上,长为L=200m,桥高h=20m。可以认为桥的两端A、B与水平路面的连接处的平滑的。一辆质量为m=
1040kg的小汽车冲上圆弧形的立交桥,到达桥顶时的速度为15m/s。试计算:(g取10m/s2)
(1)小汽车在桥顶处对桥面的压力的大小;
(2)若小车在桥顶处的速度为v1=10m/s时,小车如何运动。
正确答案
解:(1)由向心力公式得:mg-FN=m
由几何知识得:r2=(r-h)2+
得:r=260m
所以:FN=9500N
由牛顿第三定律得:小汽车在桥顶处对桥面的压力的大小为9500N
(2)设汽车速度为v0时汽车对桥无压力
由mg=m
得:v0=10m/s=v1
所以小汽车做平抛运动
如图所示, 汽车质量为1.5 ×104 kg,以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面。 桥面圆弧半径为15m。如果桥面承受的最大压力不得超过2.0 ×105N,求:
(1)汽车允许的最大速率是多少?
(2)汽车以此速率驶过桥面的最小压力是多少?( g 取10m/s2)
正确答案
(1)7.07m/s;
(2)10×105N
质量m=5t的汽车以速率v=10m/s分别驶过一座半径R=100m的凸形和凹形桥的中央,g=10m/s2 ,求:
(1)在凸、凹形桥的中央,汽车对桥面的压力;
(2)若汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零,此时汽车的速率是多少?
正确答案
解:(1)对于凹形桥有:FN-mg = mv2/R ,代入数据得FN=5.5×104N
对于凸形桥有:mg-FN= mv2/R 代入数据得FN=4.5×104N
(2)当汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零时,由mgFN = mv2/R 知:
令 FN= 0得v=31.4m/s。
一辆质量为4t的汽车驶过半径为50m的凸形桥面时,始终保持5m/s的速率,汽车所受阻力为车与桥面间压力的0.05倍,求通过最高点时汽车对桥面的压力为 ,此时汽车的牵引力大小为 。
正确答案
38000N,1900N
有一辆质量为1.2×103kg的小汽车驶上半径为40m的圆弧形拱桥。求:
(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力的大小;
(2)汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力。(=10m/s2)
正确答案
解:(1)设汽车到达桥顶的速度为,桥对车的支持力为根据牛顿第二定律:
解得:
根据牛顿第三定律,车对桥的压力大小为
(2)设汽车以速度经过桥顶时恰好对桥没有压力
根据牛顿第二定律:
解得:(或22.4m/s)
如图所示,有一个半径为R的圆弧形的轨道,滑块A、B分别从轨道上面和下面沿轨道滑动,如果要求它们在最高处不离开轨道,对它们在最高点的速率有什么限制?
正确答案
,
一辆载重汽车的质量为4m,通过半径为R的拱形桥,若桥顶能承受的最大压力为F =3mg,为了安全行驶,汽车应以多大速度通过桥顶?
正确答案
解:
如图所示,由向心力公式得
所以 ①
为了保证汽车不压坏桥顶,同时又不飞离桥面,
根据牛顿第三定律,支持力的取值范围为 O≤FN≤3mg,②
将①代入②,解得
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