题目内容
修建铁路时,在水平地面的铁路转弯处,往往使外轨略高于内轨,这是为了( )
| A、减轻火车轮子挤压外轨 | B、减轻火车轮子挤压内轨 | C、使火车车身倾斜,利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力 | D、限制火车向外脱轨 |
分析:火车转弯时,为防止车轮边缘与铁轨间的摩擦,通常使外轨略高于内轨,火车高速转弯时不使外轨受损,则拐弯所需要的向心力由支持力和重力的合力提供.根据牛顿第二定律分析.
解答:
解:A、B、若铁轨水平,火车转弯时,由外轨的侧压力提供向心力,为了保护铁轨,减小外轨所受的侧压力,往往使外轨略高于内轨.故A正确,B错误.
C、当两铁轨都不受侧压力时,由火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力,如图,此时有:
F=mgtanθ=m
解得:v=
.故C正确;
D、当实际速度等于v时,内、外轨都不受轮缘挤压;如果实际转弯速度大于v,有离心趋势,火车车轮与外侧铁轨挤压,所以使外轨略高于内轨,限制火车向外脱轨.故D正确.
故选:ACD.
C、当两铁轨都不受侧压力时,由火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力,如图,此时有:
F=mgtanθ=m
| v2 |
| R |
解得:v=
| gRtanθ |
D、当实际速度等于v时,内、外轨都不受轮缘挤压;如果实际转弯速度大于v,有离心趋势,火车车轮与外侧铁轨挤压,所以使外轨略高于内轨,限制火车向外脱轨.故D正确.
故选:ACD.
点评:本题是实际应用问题,考查应用物理知识分析处理实际问题的能力,本题与圆锥摆问题类似,关键是对火车进行受力分析.
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