Question

5．如圖所示為賽車場(chǎng)的一個(gè)水平“U“表、形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點(diǎn)的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r，一輛質(zhì)量為m的賽車通過(guò)AB線經(jīng)彎道到達(dá)A′B′線，有如圖所示的①、②、③三條路線，其中路線③是以O(shè)′為圓心的半圓，（X）′=r，賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力為F_max選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過(guò)彎道（所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大）．求：
（1）三條線路速率之比
（2）三條線路上賽車向心加速度大小之比．

Answer 1

分析 賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力為F_max提供向心力，根據(jù)${F}_{max}=\frac{m{v}^{2}}{r}$可求三條線路上的速率之比；根據(jù)${F}_{max}=ma\$可求三條線路上賽車向心加速度大小之比．

解答 解：（1）①、②、③三條路線所在圓的半徑分別為r、2r、2r，賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力為F_max，賽車的質(zhì)量、
路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力F_max不變，
則由${F}_{max}=\frac{m{v}^{2}}{r}$得，$v=\sqrt{\frac{{F}_{max}r}{m}}$，所以${v}_{1}：{v}_{2}：{v}_{3}=1：\sqrt{2}：\sqrt{2}$．
（2）由ma=F_max知，a₁：a₂：a₃=1：1：1
答：（1）三條線路速率之比${v}_{1}：{v}_{2}：{v}_{2}=1：\sqrt{2}：\sqrt{2}$
（2）三條線路上賽車向心加速度大小之比a₁：a₂：a₃=1：1：1．

點(diǎn)評(píng) 解答此題的關(guān)鍵是明確最大靜摩擦力提供向心力，然后根據(jù)向心力公式列式求解即可．