Question

在设计水平面内的火车轨道的转变处时，要设计为外轨高、内轨低的结构，即路基形成一外高、内低的斜坡（如图所示）．内、外两铁轨间的高度差在设计上应考虑到铁轨转弯的半径和火车的行驶速度大小．若某转弯处设计为当火车以速率v通过时，内、外两侧铁轨所受轮缘对它们的压力均恰好为零．车轮与铁轨间的摩擦可忽略不计，则下列说法中正确的是（　　）

A．当火车以速率v通过此弯路时，火车所受重力与铁轨对其支持力的合力提供向心力

B．当火车以速率v通过此弯路时，火车所受各力的合力沿水平方向

C．当火车行驶的速率大于v时，外侧铁轨对车轮的轮缘施加压力

D．当火车行驶的速率小于v时，外侧铁轨对车轮的轮缘施加压力

Answer 1

分析：转弯处设计为当火车以速率v通过时，内、外两侧铁轨所受轮缘对它们的压力均恰好为零．此时靠重力和支持力的合力提供向心力．根据牛顿第二定律进行分析．

解答：解：A、火车拐弯时，当内、外两侧铁轨所受轮缘对它们的压力均恰好为零，靠重力和支持力的合力提供向心力，方向水平指向圆心．故A、B正确．
C、当速度大于v时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对车轮轮缘施加压力．故C正确．
D、当速度小于v时，重力和支持力的合力大于向心力，此时内轨对车轮轮缘施加压力．故D错误．
故选ABC．

点评：解决本题的关键知道当合力等于向心力，物体做圆周运动，当合力小于向心力，物体做离心运动，当合力大于向心力，物体做近心运动．