Question

18．2013年12月28日，桂林-長沙南G字頭高速動(dòng)車組列車正式開通，標(biāo)志著永州進(jìn)入了高鐵時(shí)代，如圖所示．若將火車轉(zhuǎn)彎近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，火車速度的提高可能會(huì)使拐彎處軌道的外軌受損，為了解決火車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)不使外軌受損這一問題，下列措施可行的是（　�。�

• A． 增加拐彎處內(nèi)外軌的高度差
• B． 減小拐彎處內(nèi)外軌的高度差
• C． 減小彎道處的半徑
• D． 增加列車質(zhì)量

Answer 1

分析 火車轉(zhuǎn)變時(shí)需要向心力，為了火車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)不使外軌受損，則拐彎所需要的向心力由支持力和重力的合力提供．根據(jù)牛頓第二定律分析．

解答 解：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)為減小外軌所受壓力，可使外軌略離于內(nèi)軌，使軌道形成斜面，若火車速度合適，內(nèi)外軌均不受擠壓．此時(shí)，重力與支持力的合力提供向心力，如圖．
F=mgtanθ=m$\frac{{v}^{2}}{r}$
v=$\sqrt{grtanθ}=\sqrt{gr\frac{h}{l}}$；
當(dāng)火車速度增大時(shí)，為了解決火車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)不使外軌受損這一問題，應(yīng)適當(dāng)增大轉(zhuǎn)彎半徑或增加內(nèi)外軌道的高度差；故選項(xiàng)A正確，BCD錯(cuò)誤．
故選：A

點(diǎn)評(píng) 火車轉(zhuǎn)彎是向心力的實(shí)際應(yīng)用之一，應(yīng)掌握火車向心力的來源，以及如何減小內(nèi)外軌道的壓力．