◎ 题目

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率．下图表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h． 弯道半径r/m     660     330     220     165     132     110 内外轨高度差h/mm 50 100 150 200 250 300 （1）根据表中数据，试导出h和r关系的表达式，并求出当r=550m时，h的设计值； （2）铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力，又已知我国铁路内外轨的间距设计值为L=1435mm，结合表中数据，算出我国火车的转弯速率v（g=9.8m/s，以km/h为单位，结果取整数；路轨倾角很小时，正弦值按正切值处理） （3）随着人们生活节奏加快，对交通运输的快捷提出了更高的要求．为了提高运输力，2007年4月18日铁道部将对铁路进行第六次大面积提速，这就要求铁路转弯速率也需要提高．请根据上述计算原理和上述表格分析提速时应采取怎样的有效措施？

◎ 答案

（1）分析表中数据可得，每组的h与r之乘积均等于常数： C=660m×50×10-3m=33m2   因此：h?r=33（或h=33 1 r ）① 当r=550m时，有：h= 33 550 m=0.06m=60mm       （2）转弯中，当内外轨对车轮没有侧向压力时，火车的受力如图所示．由牛顿第二定律得： mgtanθ=m v2 r   ② 因为θ很小，有：tanθ≈sinθ= h L ③ 由②，③可得：v= ghr L  ④ 代入数据得：v=15m/s=54km/h （3）由④式可知，可采取的有效措施有： a．适当增大内外轨的高度差h； b．适当增大铁路弯道的轨道半径r． 答：（1）当r=550m时，h的设计值60mm． （2）我国火车的转弯速率v为54km/h． （3）可以适当增大内外轨的高度差h；适当增大铁路弯道的轨道半径r．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率．下图表格中是铁路设计人员技术手册中…”主要考查了你对  【向心力】，【牛顿第二定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。