题目
以初速度v将一物体斜向上抛出,抛射角为θ(θ>45°),不计空气阻力,在t=(v_(0))/(g)(sinθ-cosθ)时刻该物体的( )A. 切向加速度为-(sqrt(3))/(2)gB. 法向加速度为gC. 切向加速度为-(sqrt(2))/(2)gD. 法向加速度为-(sqrt(2))/(3)g
以初速度v将一物体斜向上抛出,抛射角为θ(θ>45°),不计空气阻力,在$t=\frac{v_{0}}{g}(sinθ-cosθ)$时刻该物体的( )
A. 切向加速度为-$\frac{\sqrt{3}}{2}$g
B. 法向加速度为g
C. 切向加速度为$-\frac{\sqrt{2}}{2}g$
D. 法向加速度为$-\frac{\sqrt{2}}{3}g$
题目解答
答案
C. 切向加速度为$-\frac{\sqrt{2}}{2}g$
解析
本题考查斜抛运动中切向加速度和法向加速度的计算。关键点在于:
- 斜抛运动的加速度始终为重力加速度$g$,方向竖直向下;
- 切向加速度和法向加速度的分解依赖于速度方向(轨迹切线方向),需将重力加速度分解到切线方向和法线方向;
- 速度方向的确定:通过水平速度恒定和竖直速度随时间变化的规律,计算特定时刻的速度矢量,进而确定轨迹切线方向。
步骤1:确定速度矢量
- 水平速度:$v_x = v \cos\theta$(始终不变);
- 竖直速度:$v_y = v \sin\theta - g t$,代入时间$t = \frac{v}{g} (\sin\theta - \cos\theta)$,得:
$v_y = v \sin\theta - g \cdot \frac{v}{g} (\sin\theta - \cos\theta) = v \cos\theta.$ - 速度矢量:$v_x = v \cos\theta$,$v_y = v \cos\theta$,方向与水平方向夹角为$45^\circ$。
步骤2:分解重力加速度
- 切向加速度:重力在切线方向的分量,大小为$g \sin\alpha$,其中$\alpha = 45^\circ$(速度方向与竖直方向夹角),方向与速度方向相反,故:
$a_{\text{切}} = -g \sin45^\circ = -\frac{\sqrt{2}}{2}g.$ - 法向加速度:重力在法线方向的分量,大小为$g \cos\alpha$,方向指向轨迹凹侧(向下),故:
$a_{\text{法}} = -g \cos45^\circ = -\frac{\sqrt{2}}{2}g.$
步骤3:选项分析
- 选项C(切向加速度为$-\frac{\sqrt{2}}{2}g$)正确;
- 选项B、D的法向加速度值错误;
- 选项A的切向加速度值错误。