Question

18．在設(shè)計(jì)鐵路時(shí)，設(shè)計(jì)師總使轉(zhuǎn)彎處的外軌略高于內(nèi)軌．火車若按規(guī)定行使速度通過彎道，所需的向心力幾乎完全由重力和支持力的合力來提供，轉(zhuǎn)彎時(shí)車輪與軌道的接觸情況如圖所示．如果實(shí)際的行使速度超過了規(guī)定的行使速度，則（　　）

• A． 火車輪緣與內(nèi)軌有擠壓
• B． 火車輪緣與外軌有擠壓
• C． 火車輪緣與內(nèi)、外軌均有擠壓
• D． 火車輪緣與內(nèi)、外軌均無擠壓

Answer 1

分析 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，為防止車輪邊緣與鐵軌間的摩擦，通常做成外軌略高于內(nèi)軌，使得火車按規(guī)定的速度行駛時(shí)，火車對軌道的合力垂直于軌道表面，否則會對其造成擠壓以致?lián)p壞，（這就是為什么在拐彎處會有規(guī)定速度的原因）所以火車重力與軌道支持面支持力的合力提供向心力，速度大于規(guī)定速度時(shí)，會擠壓外軌．

解答 解：火車轉(zhuǎn)彎做勻速圓周運(yùn)動，合力指向圓心，受力如圖

由向心力公式得：F_向=m $\frac{{v}^{2}}{r}$=mgtanθ，
可知，m、r、θ一定時(shí)，v越大，F(xiàn)_向越大，若火車運(yùn)行速度大于規(guī)定的行使速度，則火車要做離心運(yùn)動，會對軌道外側(cè)造成擠壓，故B正確，ACD錯誤．
故選：B

點(diǎn)評 本題是實(shí)際應(yīng)用問題，考查應(yīng)用物理知識分析處理實(shí)際問題的能力，本題與圓錐擺問題類似，基礎(chǔ)是對物體進(jìn)行受力分析．