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�。�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（　�。�

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

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水平方向

C．當(dāng)火車行駛的速率大于v時(shí)，外側(cè)鐵軌對(duì)車輪的輪緣施加壓力

D．當(dāng)火車行駛的速率小于v時(shí)，外側(cè)鐵軌對(duì)車輪的輪緣施加壓力

Answer 1

分析：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．此時(shí)靠重力和支持力的合力提供向心力．根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行分析．

解答：解：A、火車拐彎時(shí)，當(dāng)內(nèi)、外兩側(cè)鐵軌所受輪緣對(duì)它們的壓力均恰好為零，靠重力和支持力的合力提供向心力，方向水平指向圓心．故A、B正確．
C、當(dāng)速度大于v時(shí)，重力和支持力的合力不夠提供向心力，此時(shí)外軌對(duì)車輪輪緣施加壓力．故C正確．
D、當(dāng)速度小于v時(shí)，重力和支持力的合力大于向心力，此時(shí)內(nèi)軌對(duì)車輪輪緣施加壓力．故D錯(cuò)誤．
故選ABC．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵知道當(dāng)合力等于向心力，物體做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合力小于向心力，物體做離心運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合力大于向心力，物體做近心運(yùn)動(dòng)．