题目
一公路的水平弯道半径为R,路面的外侧高出内侧,并与水平面夹角为θ。要使汽车通过该段路面时不引起侧向摩擦力,则汽车的速率为( )A. sqrt(Rg)B. sqrt(Rgtanθ)C. sqrt(((Rgcosθ))/({si{n^2)θ)}}D. sqrt(Rgcotθ)
一公路的水平弯道半径为R,路面的外侧高出内侧,并与水平面夹角为θ。要使汽车通过该段路面时不引起侧向摩擦力,则汽车的速率为( )
A. $\sqrt{Rg}$
B. $\sqrt{Rgtanθ}$
C. $\sqrt{\frac{{Rgcosθ}}{{si{n^2}θ}}}$
D. $\sqrt{Rgcotθ}$
题目解答
答案
B. $\sqrt{Rgtanθ}$
解析
步骤 1:分析受力情况
汽车在水平弯道上行驶时,受到重力、支持力和摩擦力的作用。由于路面外侧高于内侧,支持力与重力的合力提供向心力,使汽车转弯。要使汽车通过该段路面时不引起侧向摩擦力,即支持力与重力的合力完全提供向心力。
步骤 2:建立向心力方程
设汽车的质量为m,速度为v,重力加速度为g。根据牛顿第二定律,向心力等于支持力与重力的合力,即$mgtanθ=m\frac{{{v^2}}}{R}$,其中θ是路面与水平面的夹角,R是弯道的半径。
步骤 3:求解汽车速度
从向心力方程$mgtanθ=m\frac{{{v^2}}}{R}$中解出汽车的速度$v$,得到$v=\sqrt{gRtanθ}$。
汽车在水平弯道上行驶时,受到重力、支持力和摩擦力的作用。由于路面外侧高于内侧,支持力与重力的合力提供向心力,使汽车转弯。要使汽车通过该段路面时不引起侧向摩擦力,即支持力与重力的合力完全提供向心力。
步骤 2:建立向心力方程
设汽车的质量为m,速度为v,重力加速度为g。根据牛顿第二定律,向心力等于支持力与重力的合力,即$mgtanθ=m\frac{{{v^2}}}{R}$,其中θ是路面与水平面的夹角,R是弯道的半径。
步骤 3:求解汽车速度
从向心力方程$mgtanθ=m\frac{{{v^2}}}{R}$中解出汽车的速度$v$,得到$v=\sqrt{gRtanθ}$。