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 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

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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

答案

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．

核心考点

试题【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】；主要考察你对向心力与向心加速度等知识点的理解。[详细]

举一反三

如图所示，内壁光滑的圆台形容器固定不动，其轴线沿竖直方向．使一小球先后在M和N两处紧贴着容器内壁分别在图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，则小球（　　）

A．在M处的线速度一定大于在N处的线速度

B．在M处的角速度一定小于在N处的角速度

C．在M处的运动周期一定等于在N处的运动周期

D．在M处对筒壁的压力一定大于在N处对筒壁的压力

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如图所示的圆锥摆实验中，已知小球质量为0.1kg，摆长l=50cm，摆角a=37°．试求：
（1）小球受到摆线的拉力；
（2）小球的线速度大小υ；
（3）若小球在运动中，细绳突然断开，小球将落向地面，已知悬点O离地面的高为0.8m，则小球落地点到悬点O的水平距离多大？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）魔方格

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如图所示，小球在水平面内做圆锥摆运动，细绳与竖直方向的夹角为θ．下列说法正确的是（　　）

A．小球受重力、绳的拉力和向心力作用

B．小球只受重力和绳的拉力作用

C．θ越大，小球运动的速度越大

D．θ越大，小球运动的周期越大

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在“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”实验中，细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上．将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时正好位于圆心．用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆做圆周运动（钢球恰不触及纸面）．
（1）在该实验中，利用公式Fn=m

计算钢球所受的向心力，可以用秒表测量钢球运动______所用的时间t，通过纸上的圆测出钢球做匀速圆周运动的______，再用天平测出钢球的质量m．
即可利用公式计算出向心力．
（2）求小球受到的合力．结合上一问的测量，只要再测出悬点与小球间的竖直高度h，分析计算合力F=______（用你所测物理量符号表示）．
（3）若F_n与F在误差范围相等，便粗略验证了向心力表达式正确性．魔方格

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如图所示，一条不可伸长的轻绳长为L，一端用手握住，另一端系一质量为m的小球，今使手握的一端在水平桌面上做半径为R、角速度为ω的顺时针方向的匀速圆周运动，且使绳始终与半径为R的圆相切，小球也将在同一平面内做匀速圆周运动．求：
（1）小球做匀速圆周运动的线速度的大小
（2）小球在运动过程中所受到的摩擦阻力的大小．魔方格

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