题目
【单选题】质点沿半径为 R 的圆周作匀速率运动,每 T 秒转一圈。在 2 T 时间间隔中,其平均速度大小与平均速率大小分别为A. 2πR/T , 2πR/TB. 0 , 2πR/TC. 2πR/T , 0D. 0 ,0
【单选题】质点沿半径为 R 的圆周作匀速率运动,每 T 秒转一圈。在 2 T 时间间隔中,其平均速度大小与平均速率大小分别为
A. 2πR/T , 2πR/T
B. 0 , 2πR/T
C. 2πR/T , 0
D. 0 ,0
题目解答
答案
B. 0 , 2πR/T
解析
考查要点:本题主要考查平均速度和平均速率的概念区分,以及匀速率圆周运动的运动学特征。
解题核心思路:
- 平均速度是位移与时间的比值,而平均速率是路程与时间的比值。
- 质点做匀速率圆周运动,每转一圈回到初始位置,因此位移为零,但路程为圆周周长的整数倍。
- 在时间间隔$2T$内,质点转两圈,总位移为$0$,总路程为$2 \times 2\pi R = 4\pi R$。
破题关键点:
- 明确区分位移(矢量)与路程(标量)。
- 利用匀速率特性,直接计算路程。
质点沿半径为$R$的圆周作匀速率运动,每$T$秒转一圈。在时间间隔$2T$内:
-
位移计算
质点转两圈后回到初始位置,因此总位移为:
$\vec{s} = \vec{0}$
平均速度大小为:
$v_{\text{avg速度}} = \frac{|\vec{s}|}{2T} = \frac{0}{2T} = 0$ -
路程计算
每圈路程为圆周周长$2\pi R$,两圈总路程为:
$s_{\text{总}} = 2 \times 2\pi R = 4\pi R$
平均速率为:
$v_{\text{avg速率}} = \frac{s_{\text{总}}}{2T} = \frac{4\pi R}{2T} = \frac{2\pi R}{T}$
结论:平均速度大小为$0$,平均速率为$\frac{2\pi R}{T}$,对应选项B。