正确率60.0%火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动,当火车速度提高时会使轨道的外轨受损.为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题,你认为以下措施可行的是$${{(}{)}}$$
B
A.减小内外轨的高度差
B.增加内外轨的高度差
C.减小弯道半径
D.增大火车质量
8、['受力分析', '水平面内的圆周运动', '牛顿第三定律的内容及理解', '向心力', '离心与向心运动']正确率60.0%火车在水平轨道上转弯时,若转弯处内外轨一样高,则$${{(}{)}}$$
A
A.对外轨产生向外的挤压作用
B.对内轨产生向外的挤压作用
C.对外轨产生向内的挤压作用
D.对内轨产生向内的挤压作用
3、火车转弯时,外轨受损的主要原因是火车速度提高导致所需的向心力增大。火车转弯的向心力由重力和轨道支持力的合力提供,具体关系为:$$F = mg\tan\theta = \frac{mv^2}{r}$$,其中 $$\theta$$ 是轨道倾角,$$r$$ 是转弯半径。为减少外轨压力,需增大向心力分量,因此应增加内外轨的高度差(即增大 $$\theta$$),使重力与支持力的合力更足以提供向心力。其他选项分析如下:
- A 错误:减小高度差会降低向心力,加剧外轨受损。
- C 错误:减小半径 $$r$$ 会增大所需向心力($$F \propto 1/r$$),加剧外轨压力。
- D 错误:向心力与质量 $$m$$ 成正比,增大质量会直接增加外轨受力。
综上,B 是唯一可行措施。
8、当内外轨高度相同时,火车转弯所需的向心力完全由外轨对车轮的侧向弹力提供。根据圆周运动公式 $$F = \frac{mv^2}{r}$$,方向指向圆心。此时:
- 外轨需对火车施加向内的力以提供向心力,根据牛顿第三定律,火车对外轨产生向外的挤压作用。
- 内轨因未被挤压,不产生作用力。
因此,正确答案为 A。