Question

5．铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为θ（如图），弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度大于$\sqrt{gRtanθ}$，则（　　）

• A． 内轨对内侧车轮轮缘有挤压
• B． 外轨对外侧车轮轮缘有挤压
• C． 火车所受合力大小等于mgtanθ
• D． 火车所受合力为零

Answer 1

分析 火车在弯道处拐弯时火车的重力和轨道对火车的支持力的合力做为转弯需要的向心力，当合力恰好等于需要的向心力时，火车对内外轨道都没有力的作用，速度增加，就要对外轨挤压，速度减小就要对内轨挤压．

解答 解：AB、火车的重力和轨道对火车的支持力的合力恰好等于需要的向心力时，此时火车的速度正好是$\sqrt{Rtanθ}$，当火车火车转弯的速度大于$\sqrt{gRtanθ}$时，需要的向心力增大，而重力与支持力的合力不变，所以合力小于所需要的向心力，外轨就要对火车产生一个向内的力来补偿一部分向心力，所以此时外轨对内外侧车轮轮缘有挤压，A错误，B正确．
CD、由火车做曲线运动，合力一定不为零，因为速度大于$\sqrt{gRtanθ}$，所以合力大于mgtanθ，所以CD错误．
故选：B

点评 火车转弯主要是分析清楚向心力的来源，再根据速度的变化，可以知道对内轨还是对外轨由作用力．