拱桥题目和相关例题
题目:
一质量为 m 的汽车通过拱桥顶点时对桥面的压力为车重的 3/4,此时桥面对汽车的支持力为 ___,汽车受到的合力为 ___。
答案:
(1)mg - 3/4mg;
(2)mg - 3/4mg,方向向下。
解析:
(1)在最高点,竖直方向受到重力$mg$和弹力$F$作用,由牛顿第二定律得:$mg - F = mfrac{v^{2}}{R}$,解得:$F = frac{3}{4}mg$,根据牛顿第三定律得知,此时桥面对汽车的支持力大小为$frac{3}{4}mg$,方向竖直向下。
(2)汽车过拱桥时做圆周运动,在最高点合力不为零,则合力提供向心力,由牛顿第二定律得:$mg - F = mfrac{v^{2}}{R}$,解得:$v = sqrt{frac{gR}{3}}$,合力为$mg - 3/4mg$,方向向下。
拱桥是一种利用抛物线性质建造的结构,在拱顶水平推力作用下保持平衡。汽车过拱桥时做圆周运动,在最高点合力不为零。
相关例题:
1. 如图所示为一座拱桥的横截面图,圆心角为60°,半径为R的扇形AOB是桥拱的侧面的一部分,且弧AB在AB上的一段正好是圆心角为30°的扇形CDE(DE为圆的直径),则该拱桥的跨度为多少?
答案:该拱桥的跨度为$2Rsin 60^{circ} = sqrt{3}R$。
2. 一质量为$m$的小船在湖中行驶,船长为$L$,船上有一质量为$M$的人以相对于静水的恒定速率$v_{0}$向外划出船的两岸,设水对船的阻力不计,则人划出岸后小船向哪个方向运动?小船运动的速度多大?
答案:人划出岸后小船向人划出的方向运动;小船运动的速度大小为$sqrt{Mv_{0}^{2} + (M + m)v_{0}^{2} + frac{MmL}{M + m}}$。
以上题目和答案仅供参考,具体内容请以实际为准。
题目:一质量为 m 的小车以一定的初速度沿半径为 R 的圆弧轨道向右运动,小车与轨道接触点为 A,圆弧轨道的竖直部分 AB 长度为 h,不计一切摩擦,求小车在 A 点对轨道的压力大小。
相关例题:在某次跳水比赛中,运动员从高为 H 的跳台自由下落,当运动员到达水面时的速度恰好为零,此次跳水过程中运动员的机械能损失了多少?
解析:运动员从高为 H 的跳台自由下落,机械能守恒,而到达水面时的速度恰好为零,说明在此过程中运动员的机械能损失转化为内能。根据能量守恒定律可求得运动员在此过程中机械能的损失。
答案:运动员在此过程中机械能的损失转化为内能,大小为 mgh。
通过以上例题,我们可以了解到如何根据题目中的条件和公式求解物理问题。在解决拱桥问题时,需要注意受力分析、能量守恒和机械能守恒等知识点。
拱桥是高中物理中常见的一种结构形式,涉及到力学、运动学和能量守恒等多个知识点。以下是一些关于拱桥的常见问题和例题:
问题1:在拱桥上行驶的汽车,其车轮的运动轨迹是什么?为什么?
例题:一汽车在拱桥上行驶,车轮的运动轨迹为曲线。这是因为汽车在拱桥上受到重力和支持力的共同作用,这两个力的合力提供汽车做圆周运动的向心力。由于合力方向不断变化,所以车轮的运动轨迹为曲线。
问题2:在拱桥上行驶的汽车,其最高点速度和最小速度分别是多少?为什么?
例题:在拱桥的最高点,汽车对桥面的压力小于其重力,此时汽车的速度必须非常小,否则汽车将飞出桥面。如果速度过大,由于重力沿桥面的分力大于支持力,汽车将离开桥面飞到对岸去。因此,在拱桥上行驶的汽车,其最高点速度不能超过某个临界值,这个临界值就是最小速度。
问题3:如果拱桥的半径变大,那么汽车通过拱桥的时间会变长吗?为什么?
例题:如果拱桥的半径变大,那么汽车通过拱桥的时间不会变长。这是因为时间取决于汽车的平均速度,而平均速度等于位移除以时间。在拱桥上行驶的汽车的位移始终等于圆的周长,所以半径变大并不会影响汽车通过拱桥的时间。
问题4:在拱桥上行驶的汽车,其能量是如何转化的?
例题:在拱桥上行驶的汽车,其能量主要通过重力势能和动能的转化来传递。当汽车驶向拱桥最高点时,动能转化为重力势能;当汽车驶离拱桥最低点时,重力势能转化为动能。
以上问题及例题可以帮助你更好地理解和掌握高一物理必修二中的拱桥知识。不过请注意,这只是一个基础框架,具体问题可能因实际情况而异。