图2

　　(1)如图2所示，如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？什么力提供向心力？

　　(2)(1)中获得向心力的方法好不好？为什么？若不好，如何改进？

　　(3)当轨道平面与水平面之间的夹角为α，转弯半径为R时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？

　　答案　(1)轨道水平时，火车受重力、支持力、轨道对轮缘的弹力、向后的摩擦力，向心力由轨道对轮缘的弹力来提供。

　　(2)这种方法不好，因为火车的质量很大，行驶的速度也不小，轮缘与外轨的相互作用力很大，铁轨和车轮极易受损。改进方法：在转弯处使外轨略高于内轨，使重力和支持力的合力提供向心力，这样外轨就不受轮缘的挤压了。

　　(3)火车受力如图所示，则

　　Fn＝F＝mgtan α＝

　　所以v＝

　　[即 学 即 练]

　　1．(2016·浙江省东阳中学高一下学期期中)(多选)为适应国民经济的发展需要，我国铁路正式实施第六次提速。火车转弯可以看做是做匀速圆周运动，火车速度提高易使外轨受损。为解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题，你认为理论上可行的措施是(　　)

　　A．减小弯道半径

　　B．增大弯道半径

　　C．适当减小内外轨道的高度差

　　D．适当增加内外轨道的高度差

解析　若火车转弯时铁轨不受挤压，即由重力和支持力的合力提供向心力，火车转弯平面是水平面。如图所示，由牛顿第二定律mgtan α＝m得：v＝，所以要提速可增大转弯半径；适当增大轨道平面的倾角α，即适当增大内外轨道的高度差。