火車軌道在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌,高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度確定,此時(shí)火車輪緣與軌道間的彈力為零.若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛速度為v,則下列說法中正確的是( 。
①當(dāng)以v的速度通過此彎路時(shí),火車重力與軌道面支持力的合力提供向心力
②當(dāng)以v的速度通過此彎路時(shí),火車重力、軌道面支持力和外軌對(duì)輪緣彈力的合力提供向心力
③當(dāng)速度小于v時(shí),輪緣擠壓外軌     
④當(dāng)速度大于v時(shí),輪緣擠壓外軌.
A、①③B、①④C、②③D、②④
分析:火車轉(zhuǎn)彎時(shí),為了保護(hù)鐵軌,應(yīng)避免車輪邊緣與鐵軌間的摩擦,故火車受到重力和支持力的合力完全提供向心力,可以根據(jù)牛頓第二定律列式求得轉(zhuǎn)彎速度v;如果實(shí)際轉(zhuǎn)彎速度大于v,有離心趨勢(shì),與外側(cè)鐵軌擠壓;反之,擠壓內(nèi)側(cè)鐵軌.
解答:解:①②火車轉(zhuǎn)彎時(shí),為了保護(hù)鐵軌,應(yīng)避免車輪邊緣與鐵軌間的摩擦,故火車受到重力和支持力的合力完全提供向心力,有
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F=mgtanθ=m
v2
R

解得
v=
gRtanθ
故①正確,②錯(cuò)誤;
③④果實(shí)際轉(zhuǎn)彎速度大于v,有離心趨勢(shì),與外側(cè)鐵軌擠壓,反之,擠壓內(nèi)側(cè)鐵軌,故③錯(cuò)誤,④正確;
故選:B.
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵根據(jù)牛頓第二定律,從保護(hù)鐵軌的角度得出火車車輪邊緣與鐵軌恰好無(wú)擠壓的臨界速度,然后結(jié)合離心運(yùn)動(dòng)的知識(shí)進(jìn)行分析討論.
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科目:高中物理 來源: 題型:

火車軌道在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌,其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度確定.若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛速度為v,則下列說法中正確的是( 。

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①當(dāng)以v的速度通過此彎路時(shí),火車重力與軌道面支持力的合力提供向心力
②當(dāng)以v的速度通過此彎路時(shí),火車重力、軌道面支持力和外軌對(duì)輪緣彈力的合力提供向心力
③當(dāng)速度大于v時(shí),輪緣擠壓外軌
④當(dāng)速度小于v時(shí),輪緣擠壓外軌.

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