高中 | 生活中的圆周运动 题目答案及解析

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必修2

第五章 曲线运动

5.7 生活中的圆周运动

生活中的圆周运动

城市中为了解决交通问题,修建了许多立交桥。如图所示,桥面是半径为$R$的圆弧的立交桥$AB$横跨在水平路面上,一辆质量为$m$的小汽车,从$A$端以不变的速率驶过该立交桥,小汽车速度大小为$v_{1}$,则$(\qquad)$

["

小汽车通过桥顶时处于超重状态

","

小汽车通过桥顶时处于平衡状态

","

小汽车在桥上最高点受到桥面的支持力大小为$F_{N}=mg-m\\dfrac{v_{1}^{2}}{R}$

","

小汽车到达桥顶时的速度必须大于$\\sqrt{gR}$

"]
[["C"]]

$\rm ABC$.由圆周运动知识知,小汽车通过桥顶时,其加速度方向向下,由牛顿第二定律得$mg-F_{N}=m\dfrac{v_{1}^{2}}{R}$

解得小汽车在桥上最高点受到桥面的支持力大小为$F_{N}=\left(mg-m\dfrac{v_{1}^{2}}{R}\right)\lt mg$

物体处于失重状态,故$AB$错误,$C$正确;

$\rm D$.由$mg-F_{N}=m\dfrac{v_{1}^{2}}{R}$$F_{N}\geqslant 0$

解得$v_{1} \leqslant \sqrt{gR}$

$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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