如图,汽车质量为1.5×104kg,以不变的速率先后驶过凹形路面和凸形路面,路面圆弧半径均为15m,如果路面承受的最大压
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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.

汽车在最低点受到的支持力最大,

根据牛顿定律得,N-mg=m

v2

R

代入数据:2.0×105-1.5×105=1.5×104×

v2

15

解得 v=5

2m/s=7.07m/s.

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:1.5×105-N=1.5×104×

50

15,

解得 N=1.0×105N.

根据牛顿第三定律得,最小压力N′=N=1.0×105N.

答:汽车运行的最大速率为7.07m/s,汽车以此速率驶过路面的最小压力是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.