一汽車重4 t,途經(jīng)一圓弧形拱橋,圓弧半徑為20 m.若橋最高處能承受的最大壓力為2.94×104 N,則汽車速度多大時(shí)才能安全開過橋頂?
(g取9.8N/kg)提示:汽車過橋時(shí)不能壓壞橋面也不能離開橋面.
7m/s<=" v" < 14 m/s
本題考查圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用,汽車途經(jīng)一圓弧形拱橋做部分圓周運(yùn)動(dòng),向心力由重力與支持力的合力提供,最高點(diǎn)橋能承受的壓力等于零時(shí),向心力最大,速度最大;最高點(diǎn)橋承受的壓力最大時(shí),向心力最小,速度最小.按此思路結(jié)合牛頓第二定律以及圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)分析求解即可.
汽車以速度v開過圓弧形拱橋頂,受重力mg和橋的支持力FN,其合力提供向心力Mg-FN=m分 ,當(dāng)橋最高處承受最大壓力為FN′=2.94×104 N時(shí),橋?qū)ζ嚨淖畲笾С至N=FN′=2.94×104 N(依據(jù)牛頓第三定律),將FN代入上式,可求得汽車安全過橋的最小速度為
v1= m/s="7" m/s
當(dāng)FN=0(橋面不受力)時(shí),有mg=m,求得汽車安全過橋的最大速度為v2= m/s="14" m/s(當(dāng)v>時(shí),汽車將飛離橋頂,那是不安全的).故當(dāng)7 m/s≤v≤14 m/s時(shí),汽車可安全開過橋頂.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖(a)所示,A、B為釘在光滑水平面上的兩根鐵釘,小球C用細(xì)繩拴在鐵釘B上(細(xì)繩能承受足夠大的拉力),A、B、C在同一直線上。t=0時(shí),給小球一個(gè)垂直于繩的速度,使小球繞著兩根鐵釘在水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)。在0≤t≤10s時(shí)間內(nèi),細(xì)繩的拉力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖(b)所示,則下列說法中正確的有 (     )

A.兩釘子間的距離為繩長(zhǎng)的1/6
B.t=10.5s時(shí)細(xì)繩拉力的大小為6N
C.t=14s時(shí)細(xì)繩拉力的大小為10N
D.細(xì)繩第三次碰釘子到第四次碰釘子的時(shí)間間隔為3s

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在水平勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤圓心正上方一定高度處,若向同一方向以相同速度每秒拋出N個(gè)小球,不計(jì)空氣阻力,發(fā)現(xiàn)小球僅在盤邊緣共有6個(gè)均勻?qū)ΨQ分布的落點(diǎn),則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可能是(   )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在光滑的水平桌面上一根細(xì)繩拉著一個(gè)小球在作勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列描述該小球運(yùn)動(dòng)的物理量中不變的是         (    )
A.速度B.動(dòng)能C.加速度D.向心力

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,小球由細(xì)線AB、AC拉住靜止,AB保持水平,AC與豎直方向成α角,此時(shí)AC對(duì)球的拉力為T1,F(xiàn)將AB線燒斷,小球開始擺動(dòng),當(dāng)小球返回原處時(shí),AC對(duì)小球拉力為T2,則T1與T2之比為

A.1∶1                B.1∶cos2α   
C.cos2α∶1           D.sin2α∶cos2α

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置,在傳動(dòng)過程中皮帶不打滑,rB=2rC=2rA.,則輪上A、B、C三點(diǎn)的線速度、角速度的關(guān)系正確的是: (    )

A.  A、B、C三點(diǎn)的線速度之比 2:2:1           
B.  A、B、C三點(diǎn)的線速度之比 1:1:2
C.  A、B、C三點(diǎn)的角速度之比 1:2:2            
D.  A、B、C三點(diǎn)的角速度之比 2:1:1

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩個(gè)內(nèi)壁光滑、半徑不同的半圓軌道固定于地面,一個(gè)小球先后在與球心在同一水平高度的A、B兩點(diǎn)由靜止開始下滑,通過軌道最低點(diǎn)時(shí)

A.A球?qū)壍赖膲毫π∮贐球?qū)壍赖膲毫?br />B.A球?qū)壍赖膲毫Φ扔贐球?qū)壍赖膲毫?br />C.A球的角速度小于B球的角速度
D.A球的向心加速度小于B球的向心加速度

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是
A.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體處于平衡狀態(tài)
B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是不變的
C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是該物體所受外力的合力
D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是按性質(zhì)命名的

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(14分)如圖13所示,ABCD為豎直放在場(chǎng)強(qiáng)為E=104 V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道,其中軌道的部分是半徑為R的半圓形軌道,軌道的水平部分與其半圓相切,A為水平軌道上的一點(diǎn),而且ABR=0.2 m,把一質(zhì)量m=0.1 kg、帶電荷量q=+1×104 C的小球放在水平軌道的A點(diǎn)由靜止開始釋放,小球在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng).(g取10 m/s2)求:            

(1)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是多大?
(2)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是多大?
(3)若讓小球安全通過D點(diǎn),開始釋放點(diǎn)離B點(diǎn)至少多遠(yuǎn)?

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