综合题13.0分
物理

某高速公路的一个出口路段如图所示,情景简化:轿车从出口A进入匝道,先匀减速直线通过下坡路段至B点(通过B点前后速率不变),再匀速率通过水平圆弧路段至C点,最后从C点沿平直路段匀减速到D点停下。已知轿车在A点的速度=72km/h,AB长=l50m;BC为四分之一水平圆弧段,限速(允许通过的最大速度)=36 km/h,轮胎与BC段路面间的动摩擦因数=0.5,最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,CD段为平直路段长=50m,重力加速度取l0m/s2

15.若轿车到达B点速度刚好为=36 km/h,求轿车在AB下坡段加速度的大小

16.为保证行车安全,车轮不打滑,求水平圆弧 段BC半径的最小值

17.轿车A点到D点全程的最短时间

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

a=1m/s2

解析

v0=72km/h=20m/s,AB长L1=l50m,v=36km/h=10m/s,对AB段匀减速直线运动有: ,代入数据解得   a=1m/s2  

考查方向

匀变速直线运动规律的综合运用

解题思路

轿车在AB段做匀减速直线运动,已知初速度、位移和末速度,根据速度位移关系公式求解加速度.

易错点

利用公式 代入数据求加速度时,单位要统一使用国际单位制.

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

解得:R≥20m,即:Rmin=20m

解析

汽车在BC段做圆周运动,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律得:,为了确保安全,则须满足 :, 联立解得:R≥20m,即:Rmin=20cm .  

考查方向

匀速圆周运动

解题思路

轿车在BC段做匀速圆周运动,由静摩擦力充当向心力,为保证行车安全,车轮不打滑,所需要的向心力不大于最大静摩擦力,据此列式求解半径R的最小值.

易错点

汽车在BC段做圆周运动,理解行车的安全条件是所需要的向心力不大于最大静摩擦力.

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

解得:t=23.14 s

解析

设AB段时间为t1,BC段时间为t2,CD段时间为t3,全程所用最短时间为t.

在AB段时有:

BC段时有:

CD段时有:

则总时间为:t=t1+t2+t3        

代入数据解得:t=23.14 s   

考查方向

匀变速直线运动的公式

解题思路

整个过程分三段,分别由运动学公式求解时间,相加即可得到总时间  .

易错点

选择恰当形式的运动学的公式,当不涉及加速度而要求时间时,可用位移等于平均速度乘以时间来求解.