Question

18．在设计铁路时，设计师总使转弯处的外轨略高于内轨．火车若按规定行使速度通过弯道，所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供，转弯时车轮与轨道的接触情况如图所示．如果实际的行使速度超过了规定的行使速度，则（　　）

• A． 火车轮缘与内轨有挤压
• B． 火车轮缘与外轨有挤压
• C． 火车轮缘与内、外轨均有挤压
• D． 火车轮缘与内、外轨均无挤压

Answer 1

分析 火车转弯时，为防止车轮边缘与铁轨间的摩擦，通常做成外轨略高于内轨，使得火车按规定的速度行驶时，火车对轨道的合力垂直于轨道表面，否则会对其造成挤压以致损坏，（这就是为什么在拐弯处会有规定速度的原因）所以火车重力与轨道支持面支持力的合力提供向心力，速度大于规定速度时，会挤压外轨．

解答 解：火车转弯做匀速圆周运动，合力指向圆心，受力如图

由向心力公式得：F_向=m $\frac{{v}^{2}}{r}$=mgtanθ，
可知，m、r、θ一定时，v越大，F_向越大，若火车运行速度大于规定的行使速度，则火车要做离心运动，会对轨道外侧造成挤压，故B正确，ACD错误．
故选：B

点评 本题是实际应用问题，考查应用物理知识分析处理实际问题的能力，本题与圆锥摆问题类似，基础是对物体进行受力分析．