例1 为获得汽车行驶各项参数,汽车测试场内有各种不同形式的轨道.如图3所示,在某外高内低的弯道测试路段汽车向左拐弯,汽车的运动可看成做半径为R的圆周运动.设内外路面高度差为h,路基的水平宽度为d,路面的宽度为L.已知重力加速度为g.要使车轮与路面之间垂直前进方向的摩擦力等于零,则汽车转弯时的车速应等于( )
图3
A. B.
C. D.
答案 B
解析 把路基看成斜面,设其倾角为θ,汽车在斜面上受到自身重力mg和斜面支持力FN,二者的合力提供向心力,即指向水平方向.根据几何关系可得合力为mgtan θ,即向心力,所以mgtan θ=,v=,根据路基的高度差和水平宽度得tan θ=,所以v=.选项B对.
针对训练1 (多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图4,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为v0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处( )
图4
A.路面外侧高、内侧低
B.车速只要低于v0,车辆便会向内侧滑动
C.车速虽然高于v0,但只要不超出某一最高限度,车辆便不会向外侧滑动
D.当路面结冰时,与未结冰时相比,v0的值变小
答案 AC
解析 当汽车行驶的速率为v0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,即不受静摩擦力,此时由重力和支持力的合力提供向心力,所以路面外侧高、内侧低,选项A正确;当