Question

火车轨道在转弯处外轨高于内轨，且高度差由转弯半径与火车速度确定．若在某转弯处规定行驶速度为v，则下列说法中正确的是（）

①当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力

②当以v的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力

③当速度大于v时，轮缘挤压外轨

④当速度小于v时，轮缘挤压外轨．

    A．             ①③                B． ①④            C． ②③ D． ②④

Answer 1

考点：  牛顿第二定律；向心力．

专题：  牛顿第二定律在圆周运动中的应用．

分析：  火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，可以根据牛顿第二定律列式求得转弯速度v；如果实际转弯速度大于v，有离心趋势，与外侧铁轨挤压；反之，挤压内侧铁轨．

解答：  解：①②火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，有

F=mgtanθ=m

解得

v=

故①正确，②错误；

③④果实际转弯速度大于v，有离心趋势，与外侧铁轨挤压，反之，挤压内侧铁轨，故③正确，④错误；

故选：A．

点评：  本题关键根据牛顿第二定律，从保护铁轨的角度得出火车车轮边缘与铁轨恰好无挤压的临界速度，然后结合离心运动的知识进行分析讨论．