题目内容

如图所示,一辆汽车以V0=15m/s的速率通过一座拱桥的桥顶时,汽车对桥面的压力等于车重的一半。取g =10m/s2,求:

(1)这座拱桥的半径R;
(2)若要使汽车过桥顶时对桥面恰无压力,则汽车过桥顶时的速度V的大小.

(1)45m  (2)

解析试题分析:解决本题的关键是知道物体做圆周运动,径向的合力提供物体做圆周运动的向心力.
(1)设小车质量为m,桥面对小车支持力为,因汽车对桥面的压力等于车重的一半,由牛顿第三定律可知
以汽车为研究对象,分析受力可知,过桥顶时由重力和桥顶的支持力的合力提供汽车的向心力,根据牛顿第二定律有:
联立以上两式解得:
(2)汽车过桥顶时对桥面恰无压力,由牛顿第三定律得知,汽车过桥顶时不受支持力,故只受重力,则重力提供汽车所需的向心力,根据牛顿第二定律有:
所以
考点:本题考查圆周运动中的向心力概念及对牛顿第二定律、牛顿第三定律的理解和应用.

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