火车转弯时的运动可看成圆周运动的一部分,为了减轻轮缘与外轨间的挤压,弯道处铁轨的内踏面与外轨道不一样高,火车的车轮与铁轨的位置情况如图所示。请回答以下问题。
(1)转弯处的内、外轨道哪个高一些?火车运动的圆周平面为图中平行于水平面的圆面b还是倾斜的圆面a?
(2)为防止铁轨与车轮轮缘间的挤压,使火车转弯时所需向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供。已知重力加速度g,轨道平面与水平面的倾角为
。请推导倾角
的正切值
与轨道的半径R、规定速度
的关系式;
(3)为了适应我国经济快速发展的需要,我国铁路部门已多次对火车提速,最高时速已经超过
。火车提速需要对原来铁路的弯道进行改造,请你提出一种可行性的改造方案。
(1)转弯处的内、外轨道哪个高一些?火车运动的圆周平面为图中平行于水平面的圆面b还是倾斜的圆面a?
(2)为防止铁轨与车轮轮缘间的挤压,使火车转弯时所需向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供。已知重力加速度g,轨道平面与水平面的倾角为
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(3)为了适应我国经济快速发展的需要,我国铁路部门已多次对火车提速,最高时速已经超过
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更新时间:2023-04-18 14:35:24
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【推荐1】如图所示,质量均为m的a、b两小球在光滑半球形碗内做圆周运动,碗的球心为O、半径为0.1m,Oa、Ob与竖直方向夹角分别为53°、37°,两球运动过程中,碗始终静止在水平地面上,已知sin37°0.6,g取10m/s2。求:
(1)a、b两球做圆周运动的线速度之比、角速度之比?
(2)a、b两球相邻两次相距最近的时间间隔。
(1)a、b两球做圆周运动的线速度之比、角速度之比?
(2)a、b两球相邻两次相距最近的时间间隔。
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【推荐2】如图甲所示,竖直面内有-光滑轨道BCD,轨道的上端点B和圆心О的连线与水平方向的夹角α=30°,圆弧轨道半径为R=
m,与水平轨道CD相切于点C。现将一小滑块(可视为质点)从空中的A点以
=4m/s的初速度水平向左抛出,恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道,沿着圆弧轨道运动到C点,滑块在圆弧末端C点对轨道的压力NC=64N,之后继续沿水平轨道CD滑动,经过D点滑到质量为M=1kg,长为L=7m的木板上。图乙为木板开始运动后一段时间内的v-t图像,滑块与地面,木板与地面间的动摩擦因数相同,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力和木板厚度。求:
(1)小滑块经过圆弧轨道上B点的速度大小;
(2)小滑块的质量;
(3)全过程中木板与地面间因摩擦产生的热量。
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(1)小滑块经过圆弧轨道上B点的速度大小;
(2)小滑块的质量;
(3)全过程中木板与地面间因摩擦产生的热量。
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【推荐1】国家的惠民政策使私家车数量快速增长,高级和一级公路的建设也正加速进行。为了防止在公路弯道部分由于行车速度过大而发生侧滑,常将弯道部分设计成外高内低的斜面。如果某品牌汽车的质量M=104kg汽车行驶时弯道部分的半径r=20m,汽车轮胎与路面的动摩擦因数
,路面设计的倾角为θ,如图所示。(已知
,cosθ=0.8,重力加速度g取10 m/s2)求为使汽车转弯时不发生侧滑,弯道部分汽车行驶的最大速度是多少?
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【推荐2】如图所示是一种常见的盘山公路弯道设计方案,在弯道处使路面向山体一侧倾斜,这样可在一定程度上减小行车安全隐患。图中弯道路面的纵截面可视为夹角
的斜面,车辆转弯时行驶的轨迹可视为半径R=30m的水平圆弧,车辆可视为质点。sin15°=0.26,cos15°=0.97,g取10m/s2。问:
(1)当一辆汽车在该弯道路面上匀速转弯行驶时,若汽车不受侧向的摩擦力作用,其速度应为多大?(结果保留1位有效数字)
(2)若一辆汽车以较大的速度
通过该弯道,仍沿路面做匀速圆周运动,汽车总质量为m,小张同学用关系式
来求此时汽车所受摩擦力f的大小。你认为这种做法是否正确?若不正确,请列出正确的关系式或方程组(不必求解结果)。
(3)橡胶轮胎与地面间的动摩擦因数μ约为0.7,试计算汽车在该弯道上安全行驶不发生侧滑的最大速度
。(结果保留2位有效数字)
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(1)当一辆汽车在该弯道路面上匀速转弯行驶时,若汽车不受侧向的摩擦力作用,其速度应为多大?(结果保留1位有效数字)
(2)若一辆汽车以较大的速度
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