题目
一段路面水平的公路,转弯处轨道半径为R,汽车轮胎与路面间的摩擦系数为μ ,要使汽车不至于发生侧向打滑,汽车在该处的行驶速率( )A. 不得小于√μgRB. 不得大于√μgRC. 必须等于√2gRD. 应由汽车质量决定
一段路面水平的公路,转弯处轨道半径为R,汽车轮胎与路面间的摩擦系数为μ ,要使汽车不至于发生侧向打滑,汽车在该处的行驶速率( )
A. 不得小于√μgR
B. 不得大于√μgR
C. 必须等于√2gR
D. 应由汽车质量决定
题目解答
答案
B. 不得大于√μgR
解析
考查要点:本题主要考查圆周运动中的向心力来源及摩擦力在水平转弯问题中的作用。
解题核心:明确汽车转弯时所需的向心力由静摩擦力提供,并通过最大静摩擦力确定速度限制。
关键思路:
- 水平路面上,汽车转弯的向心力完全由摩擦力提供;
- 当摩擦力达到最大值时,对应临界速度;
- 实际速度若超过临界值,摩擦力不足以提供所需向心力,导致侧滑。
受力分析
汽车转弯时,做圆周运动,需要向心力。由于路面水平,没有法向分力,因此向心力只能由静摩擦力提供。
临界条件
为避免侧滑,实际所需的向心力不得超过最大静摩擦力,即:
$\frac{mv^2}{R} \leq \mu mg$
其中,$\mu mg$ 是最大静摩擦力。
推导临界速度
将不等式两边同时除以 $m$,得:
$\frac{v^2}{R} \leq \mu g$
整理得:
$v \leq \sqrt{\mu g R}$
因此,汽车行驶速率不得超过 $\sqrt{\mu g R}$。
选项分析
- A错误:题目要求“不得侧滑”,需限制速度上限,而非下限。
- B正确:符合推导结果。
- C错误:$\sqrt{2gR}$与本题条件无关。
- D错误:临界速度与摩擦系数和半径有关,与质量无关。