汽车行驶在半径为50m的圆形水平跑道上,速度为10m/s.已知汽车的质量为1000kg,汽车与地面的最大静摩擦力为车重的

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  • 解题思路:(1)根据圆周运动的半径和线速度求出周期,结合周期和角速度的关系式求出角速度的大小.汽车在水平跑道上做圆周运动,靠静摩擦力提供向心力,结合向心力的公式求出向心力的大小.

    (2)通过最大静摩擦力提供向心力,求出最大速度的大小.

    汽车绕一周的时间即是指周期,由v=

    s

    t=

    2πr

    T得:T=

    2πr

    v≈

    2×3.14×50

    10s≈31.4s

    由v=rω可得,角速度为ω=

    v

    r=

    10

    50rad/s=0.2rad/s

    向心力的大小为:F向=m

    v2

    r=1000×

    102

    50N=2000N

    (2)汽车作圆周运动的向心力由车与地面的之间静摩擦力提供.随车速的增加,需要的向心力增大,静摩擦力随着一直增大到最大值为止.由牛顿第二定律得:F=fmax

    又F向=m

    v2

    r②

    fm=0.8G③

    联立①②③式解得,汽车过弯道的允许的最大速度为:v=

    0.8grm/s=20m/s

    答:(1)汽车绕跑道一圈需要的时间是31.4s,角速度是0.2rad/s,其向心力是2000N;

    (2)要使汽车不打滑,则其速度最大不能超过20m/s.

    点评:

    本题考点: 向心力;线速度、角速度和周期、转速.

    考点点评: 解决本题的关键知道周期、角速度、线速度之间的关系,以及知道汽车做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.