Question

在設(shè)計(jì)水平面內(nèi)的火車軌道的轉(zhuǎn)變處時(shí)，要設(shè)計(jì)為外軌高、內(nèi)軌低的結(jié)構(gòu)，即路基形成一外高、內(nèi)低的斜坡（如圖所示）。內(nèi)、外兩鐵軌間的高度差在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮到鐵軌轉(zhuǎn)彎的半徑和火車的行駛速度大小。若某轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)為當(dāng)火車以速率v通過時(shí)，內(nèi)、外兩側(cè)鐵軌所受輪緣對(duì)它們的壓力均恰好為零。車輪與鐵軌間的摩擦可忽略不計(jì)，則下列說法中正確的是

1. A.
   當(dāng)火車以速率v通過此彎路時(shí)，火車所受重力與鐵軌對(duì)其支持力的合力提供向心力
2. B.
   當(dāng)火車以速率v通過此彎路時(shí)，火車所受各力的合力沿路基向下方向
3. C.
   當(dāng)火車行駛的速率大于v時(shí)，內(nèi)側(cè)鐵軌對(duì)車輪的輪緣施加壓力
4. D.
   當(dāng)火車行駛的速率小于v時(shí)，內(nèi)側(cè)鐵軌對(duì)車輪的輪緣施加壓力

Answer 1

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試題分析：當(dāng)火車以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恰好提供向心力，A正確；B錯(cuò)誤；
若速度大于規(guī)定速度，重力和支持力的合力不夠提供，此時(shí)外軌對(duì)火車有側(cè)壓力，輪緣擠壓外軌．C錯(cuò)誤；若速度小于規(guī)定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此時(shí)內(nèi)軌對(duì)火車有側(cè)壓力，輪緣擠壓內(nèi)軌．故D正確；
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考點(diǎn)：牛頓第二定律；向心力．
點(diǎn)評(píng)：火車拐彎時(shí)以規(guī)定速度行駛，此時(shí)火車的重力和支持力的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力．若速度大于規(guī)定速度，重力和支持力的合力不夠提供，此時(shí)外軌對(duì)火車有側(cè)壓力；若速度小于規(guī)定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此時(shí)內(nèi)軌對(duì)火車有側(cè)壓力．