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铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的,弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h...

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的,弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h的设计不仅与r有关,还取决于火车在弯道上的行驶速率.下面表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之相对应的轨道高度差h的几组数据.
弯道半径r(m)660330220165132110
内外轨高度差h(m)0.050.100.150.200.250.30
(1)根据表中数据,试导出h与r关系的表达式为______,并求出当r=440m时,h的设计值应为______
(2)铁路建成后,火车通过弯道时,为保证绝对安全,要求内外轨道均不向车轮施加侧面压力,火车通过弯道时的向心力大小为mgtgθ.其中m为火车的质量,θ为路轨与水平面间的夹角.已知我国铁路内外轨的间距设计值L=1.5m,结合表中数据,算出我国火车的转弯速率v=______m/s.(计算时θ的正切值用正弦值来替代,保留一位小数.)
要解答本题要求学生会看图表.能够很好的利用实验数据和数学图象,能够分析实验数据和认识数学图象,是物理中比较常见的题型. 【解析】 (1)由表中数据可见:弯道半径r越小,内外轨高度差h越大.     h与r成反比,即r•h=660×0.05=330×0.1=33 由 r•h=33,即 当r=440m时,h=m=0.075m.     (2)转弯中,当内外轨对车轮均没有侧向压力时,火车的受力如图 由牛顿第二定律得mgtanα= 因为α很小,有tanα=sina= 则v=,代入数据解得v=14.8m/s. 故答案为:(1),0.075.(2)14.8.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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