某段铁路转弯处的圆弧半径为r,两铁轨高度差为h,两铁轨间距离为L,火车转弯时可以简化为质点做圆周运动,问:(1)当列车的运动速率为多大时,车轮才恰好与铁轨间不发生侧压.(

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 匀速圆周运动/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

某段铁路转弯处的圆弧半径为r,两铁轨高度差为h,两铁轨间距离为L,火车转弯时可以简化为质点做圆周运动,问:
(1)当列车的运动速率为多大时,车轮才恰好与铁轨间不发生侧压.
(2)若列车通过转弯处速度过快,可能产生怎样后果?(不必分析理由)
(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,国家对铁路运输不断进行提速,如果要求列车通过铁路转弯处速率也相应提高,且车轮与铁轨间仍不发生侧压,在原来铁路转弯处应进行怎样的改造?
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)列车受力如图所示,根据牛顿第二定律得
mgtanθ=m
v2
r
                          
由几何关系得 tanθ=
h

L2-h2
               
解得 v=

grh

L2-h2
                      
(2)若速度过快,所需要的向心力就大,会损坏铁轨或火车做离心运动脱轨;    
(3)根据第一问的速度公式可知,要提高速度,可以增大内外轨高度差h 或增大转弯半径r.
答:(1)当列车的运动速率为

grh

L2-h2
时,车轮才恰好与铁轨间不发生侧压;
(2)若列车通过转弯处速度过快,会损坏铁轨或火车做离心运动脱轨;
(3)可以增大内外轨高度差h 或增大转弯半径r

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“某段铁路转弯处的圆弧半径为r,两铁轨高度差为h,两铁轨间距离为L,火车转弯时可以简化为质点做圆周运动,问:(1)当列车的运动速率为多大时,车轮才恰好与铁轨间不发生侧压.(…”主要考查了你对  【向心力】,【匀速圆周运动】  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。

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