精英家教網(wǎng)鐵路出行是人們外出旅行的一種重要方式.如圖所示,為了使火車(chē)在轉(zhuǎn)彎處減輕輪緣對(duì)內(nèi)外軌的擠壓,修筑鐵路時(shí)轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌,即內(nèi)外軌存在高度差.已知火車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑為R,車(chē)廂底面與水平面間的夾角為θ.在轉(zhuǎn)彎處當(dāng)火車(chē)按規(guī)定速度行駛時(shí)輪緣不擠壓內(nèi)外軌,畫(huà)出必要的受力示意圖并求此規(guī)定行駛速度v.
分析:火車(chē)拐彎時(shí)不側(cè)向擠壓車(chē)輪輪緣,靠重力和支持力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律求出火車(chē)拐彎時(shí)的速度大。
解答:解:火車(chē)受力如圖所示,精英家教網(wǎng)
在轉(zhuǎn)彎處火車(chē)按規(guī)定速度行駛時(shí),
火車(chē)所需要的向心力由重力和支持力的合力提供F=mgtanθ,
根據(jù)牛頓第二定律有:mgtanθ=m
v2
R
,
解得,火車(chē)規(guī)定行駛速度:v=
gRtanθ

答:受力示意圖如圖所示,火車(chē)的速度為
gRtanθ
點(diǎn)評(píng):解決本題的關(guān)鍵理清向心力的來(lái)源,結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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生物能
生物能
電能
電能
、
化學(xué)能
化學(xué)能
. (選填“生物能”、“核能”、“電能”、“太陽(yáng)能”或“化學(xué)能”)

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 J.

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