Question

3．在水平铁路转弯处，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． 限制火车向内脱轨

Answer 1

分析 火车转弯时，为防止车轮边缘与铁轨间的摩擦，通常做成外轨略高于内轨，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、当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压．设火车规定的转弯速度为v．
由牛顿第二定律得：
 
   F=mgtanθ=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
解得：v=$\sqrt{gRtanθ}$，故AC正确，B错误；
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错误．
故选：AC．

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，基础是对物体进行受力分析．