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铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

题文

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计人员技术手册中弯道半径r与对应的轨道高度差h:

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

(1)根据表一中的数据,计算出每个弯道的轨道半径的倒数,填入表二中,并根据表中的数据在给定的h—1/r坐标(图4-4-10)中做出试导出h—1/r图象,根据图象可得出h与r关系是:           

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

(2)铁路建成以后,火车在通过弯道时,为保证安全,要求内、外轨对车轮均不产生侧向力,又已知我国铁路内、外轨的间距设计值为L=1435mm,结合表中数据计算出我国火车的转弯速率v=       .(以kn/h为单位,结果取整数,当路轨倾角很小时有:sinθ≈tanθ).
(3)随着人民生活节奏的加快,对交通运输的快捷提出了跟高的要求,为了提高运输能力,国家对铁路不断进行提速,这就要求铁路转弯速率也需要提高,请你根据上述计算和表格分析提出应采取怎样的有效措施?至少提出两点:
                                           
                                           

题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)每个弯道的轨道半径的倒数,如小表:

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

根据表二的数据做出的1/r—h图像如图1所示,从图像中可以看出,做出的图像是一条直线,说明内、外轨道高度差h 与轨道半径的倒数1/r成正比,即内、外轨道高度差h 与轨道半径r成反比,设其比例系数为k,则有: 

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
        (1)
根据表中的数据,可得:k=33.即
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
 (填表、作图、得出表达式各2分

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

解析


(1)计算倒数体表即可。根据表二的数据做出的1/r—h图像如图1所示,从图像中可以看出,做出的图像是一条直线,说明内、外轨道高度差h 与轨道半径的倒数1/r成正比,即内、外轨道高度差h 与轨道半径r成反比,设其比例系数为k,则有: 

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
  根据表中的数据,可得:k=33.即
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
 
(2)根据三角形角关系可得
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
,对火车的受力分析可得
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
,因为
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
很小,所以sinθ≈tanθ,故
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
,所以向心力
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
,又因为
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
,所以
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
,又因为
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
,所以带入可得
铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计
.
(3)由上表达式可得,提高速度可采用适当增加内外轨的高度差,或者适当增加轨道半径,

考点

据考高分专家说,试题“铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的.....”主要考查你对 [实验:探究弹力与弹簧伸长的关系 ]考点的理解。

实验:探究弹力与弹簧伸长的关系

探究弹力与弹簧伸长的关系:
实验目的:

1、探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系。
2、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。
实验原理:
1、如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等。

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
实验器材:
轻质弹簧(一根),钩码(一盒),刻度尺,铁架台,重垂线,坐标纸,三角板。
实验步骤:
1、如图所示,将铁架台放于桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,在挨近弹簧处将刻度尺(最小分度为mm)固定于铁架台上,并用检查刻度尺是否竖直;

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

2、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0
3、在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端所对应的刻度Ll
4、用上面方法,记下弹簧下端挂2个、3个、4个 ……钩码时,弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4……,并将所得数据记录在表格中;
5、用xn=Ln-L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速度值g,计算出所挂钩码的总重力,这个总重力就等于弹簧弹力的大小,将所得数据填入表格。

铁路转弯处的弯道半径r是根据地形来决定的,弯道处要求外轨比内 轨高,其内、外轨高度差为h的设计不仅与轨道半径有关,还取决与火车在弯道上行驶的速度,表一是铁路设计

数据处理:
1、建立坐标系,标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位;
2、标度:标度要适当,让所得到的图线布满整个坐标系;
3、描点:描点时要留下痕迹;
4、连线:让尽可能多的点落在同一直线上,让其余的点落在直线的两侧,误差较大的点舍弃;
5、根据图象做出结论。

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