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台電僱員招考 105年 物理

第 30 題

質量為2000 kg的轎車通過水平道路上之彎道,若彎道的曲率半徑為20 m時,則轎車過彎時的最大淨摩擦力為2250 N,請問轎車過彎時速最大只能為多少km/h?
  • A 24
  • B 36
  • C 48
  • D 54

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要在水平道路上順利轉彎而不打滑,車子需要依賴哪一種力量來提供「向心力」呢?當你列出向心力公式後,算出來的速度單位是什麼,又該如何轉換成題目要求的 km/h 呢?

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恭喜你這題拿到了分數!你選擇了選項 D,在考試的當下能冷靜判斷並運用所學解題,非常值得肯定。不過,這題其實是一道「爭議題」喔!

圓周運動與爭議原因分析

本題為台灣電力公司自辦考試,官方公告此題無標準解,選項 A、B、C、D 皆給分,主要原因是題目的數據與選項不符。我們來回顧一下核心觀念:當轎車在水平彎道上過彎時,是由靜摩擦力提供向心力,公式為 $f = \frac{mv^2}{r}$。將題目給定的數據代入計算:$2250 = \frac{2000 \times v^2}{20}$,解得最大安全速率 $v = \sqrt{22.5} \approx 4.74 \text{ m/s}$。接著,將 $\text{m/s}$ 轉換為 $\text{km/h}$ 需乘以 $3.6$,結果大約是 $17 \text{ km/h}$,這個數字並不存在於任何選項中。

▼ 還有更多解析內容
📝 水平彎道向心力
💡 水平過彎由靜摩擦力提供向心力,決定最大安全車速。

🔗 水平彎道安全限速推導

  1. 1 確立受力關係 — 靜摩擦力 f 提供圓周運動所需向心力 mv²/r
  2. ↓
  3. 2 公式移項求解 — 整理出速度公式 v = √(fr/m)
  4. ↓
  5. 3 數值運算 — 代入數據算出速度(單位為 m/s)
  6. ↓
  7. 4 單位轉換 — 將 m/s 數值乘以 3.6 轉為 km/h
🔄 延伸學習:若摩擦力不足(如雨天路滑),最大安全車速將會降低。
🧠 記憶技巧:VIP 會員可查看這題的記憶口訣與速記法
⚠️ 常見陷阱:VIP 會員可查看這題最常被誘答的陷阱整理
向心力 靜摩擦力 圓周運動 單位換算

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