答案 BD
知识点二 拱形桥
[基 础 梳 理]
当汽车以相同的速率分别行驶在凸形桥的最高点和凹形桥的最低点时,汽车对桥的压力的区别如下表所示。
内容
项目 凸形桥 凹形桥 受力分析图 以a方向为正方向,根据牛顿第二定律列方程 mg-FN1=m
FN1=mg-m FN2-mg=m
FN2=mg+m 超失重状态 失重 超重 牛顿第三定律 FN1′=FN1=mg-m FN2′=FN2=mg+m 讨论 v增大,FN1′减小;当v增大到时,FN1′=0 v增大,FN2′增大,只要v≠0,FN1′
[典 例 精 析]
【例1】 一辆质量为m=2.0 t的小轿车,驶过半径R=90 m的一段圆弧形桥面,(g=10 m/s2),求:
(1)若桥面为凹形,汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时,对桥面的压力是多大?
(2)若桥面为凸形,汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面的压力是多大?
(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力?
解析 (1)汽车通过凹形桥面最低点时,在水平方向受到牵引力F和阻力f。在竖直方向受到桥面向上的支持力FN1和向下的重力G=mg,如图所示。