题目内容
11.火车转弯时,如果铁路弯道内外轨一样高,外轨对轮缘(如图a所示)挤压的弹力F提供了火车转弯时的向心力(如图b所示).但是靠这种办法得到向心力,铁轨和铁轮极易受损.在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于外轨(如图c所示),当火车以规定的行驶速度转弯时,内外轨均不会受到轮缘的挤压,设此时的速度大小为v,则下列说法正确的是( )| A. | 该弯道的半径R=$\frac{{v}^{2}}{g}$ | |
| B. | 当火车的质量改变时,规定的行驶速度也改变 | |
| C. | 当火车的速率大于v时,外轨将受到轮缘的挤压 | |
| D. | 当火车的速率小于v时,火车将有向外侧冲出轨道的危险 |
分析 火车拐弯时以规定速度行驶,此时火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力.若速度大于规定速度,重力和支持力的合力不够提供,此时外轨对火车有侧压力;若速度小于规定速度,重力和支持力的合力提供偏大,此时内轨对火车有侧压力.
解答 解:A、火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘,靠重力和支持力的合力提供向心力,设转弯处斜面的倾角为θ,根据牛顿第二定律得:
mgtanθ=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
解得:R=$\frac{{v}^{2}}{gtanθ}$,故A错误;
B、根据牛顿第二定律得:
mgtanθ=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
解得:v=$\sqrt{gRtanθ}$,与质量无关,故B错误;
C、若速度大于规定速度,重力和支持力的合力不够提供,此时外轨对火车有侧压力,轮缘挤压外轨.故C正确;
D、若速度小于规定速度,重力和支持力的合力提供偏大,此时内轨对火车有侧压力,轮缘挤压内轨,火车不可能出现向外侧冲出轨道的危险.故D错误.
故选:C
点评 解决本题的关键知道火车拐弯时对内外轨均无压力,此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力.
练习册系列答案
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2.
如图所示,竖直边界MN右侧存在水平方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,带电的小球从A点进入右侧复合场区域后恰做直线运动,则以下说法正确的是( )
| A. | 电场方向水平向右 | |
| B. | 小球一定带正电 | |
| C. | 小球在复合场区域内做匀速直线运动 | |
| D. | 小球在复合场区域内运动的过程中,重力势能的变化量与电势能的变化量相同 |
19.
小物块位于半径为R的半球顶端,若给小物块以水平初速度v0时,物块对球恰无压力,则下列说法不正确的是( )
| A. | 物块立即离开球面做平抛运动 | B. | 物块落地时水平位移为$\sqrt{2}$R | ||
| C. | 物块落地速度方向与地面成45°角 | D. | 初速度v0=$\sqrt{Rg}$ |
6.
如图所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A,小车下装有吊着物体B的吊钩,在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时,吊钩将物体B向上吊起,A、B之间的距离以h=H-2t2规律变化,则物体做( )
| A. | 速度大小不变的曲线运动 | B. | 速度大小不变的直线运动 | ||
| C. | 加速度大小方向均不变的曲线运动 | D. | 加速度大小方向均变化的曲线运动 |
16.
如图所示,一个质量为 m 的物体(体积可忽略)在半径为 R 的光滑半球面顶点处以水平速度 v0运动.则下列结论中正确的是( )
| A. | 若v0=$\sqrt{gR}$,则物体m对半球面顶点压力为mg | |
| B. | 若v0>$\sqrt{gR}$,则物体m对半球面顶点压力小于mg | |
| C. | 若v0=0,则物体m对半球面顶点压力小于mg | |
| D. | 若0<v0<$\sqrt{gR}$,物体m在半球面顶点处于失重状态 |
3.
如图所示,一圆筒绕中心轴OO?以角速度ω匀速转动,小物块紧贴在竖直圆筒的内壁上,相对于圆筒静止.此时,小物块受圆筒壁的弹力大小为F,摩擦力大小为f.当圆筒以角速度2ω匀速转动时(小物块相对于圆筒静止),小物块受圆筒壁的( )
| A. | 摩擦力大小变为2f | B. | 摩擦力大小变为4f | ||
| C. | 弹力大小变为2F | D. | 弹力大小变为4F |
20.
甲、乙两名溜冰运动员,M甲=80kg,M乙=40kg,面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,如图所示,下列判断中正确的是( )
| A. | 两人的线速度大小不相同 | |
| B. | 两人的角速度相同 | |
| C. | 两人的运动半径相同 | |
| D. | 两人的运动半径不同,甲为乙的一半 |