火车转弯时的运动可看成圆周运动的一部分,为了减轻轮缘与外轨间的挤压,弯道处铁轨的内踏面与外轨道不一样高,铁轨对火车的支持力和重力的合力指向圆心提供一部分向心力。火车的车轮与铁轨的位置情况如图所示。请回答以下问题。
(1)a.转弯处的内,外轨道哪个高一些?
b.图为火车转弯的示意图,火车转弯时的运动可看成圆周运动,火车运动的圆周平面为图中的与水平面平行的圆面b还是倾斜的圆面a;
(2)为防止铁轨与车轮轮缘间的挤压,修筑铁路时,要根据弯道的半径R和规定的行驶速度v0,适当选择内外轨的高度差,使转弯时所受向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供。重力加速度g,轨道平面与水平面的倾角为θ。请推导倾角θ的正切值tanθ与轨道的半径R、规定速度v0的关系式;
(3)为了适应我国经济快速发展的需要,我国铁路部门已多次对火车提速,并将继续提速,最高时速已经超过350km/h。火车提速需要对原来铁路的弯道进行改造,请你提出一种可行性的改造方案。

【考点】火车的轨道转弯问题;牛顿第二定律的简单应用.
【答案】(1)外轨高一些;水平面a;(2)倾角θ的正切值tanθ与轨道的半径R、规定速度v0的关系式为tanθ=;(3)增大路面的倾角
v
2
0
g
R
【解答】
【点评】
声明:本试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布。
发布:2024/6/27 10:35:59组卷:117引用:1难度:0.6
相似题
-
1.火车轨道在转弯处外轨高于内轨,起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,轮缘挤压外轨发布:2024/9/28 6:0:4组卷:96引用:2难度:0.7 -
2.火车转弯时的向心力是轨道与车轮间的挤压力提供的。 (判断对错)
发布:2024/9/28 0:0:2组卷:2引用:1难度:0.6 -
3.火车通过弯道时具有速度的限制。 (判断对错)
发布:2024/9/28 0:0:2组卷:5引用:3难度:0.7