题目
质点运动学的.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为 r = at2 i + bt2 j ,(其中a、b为常量.) 则该质点作什么运动?(A)匀速直线运动.(B)变速直线运动.(C) 抛物线运动.(D)一般曲线运动.A. 匀速直线运动.B. 变速直线运动.C. 抛物线运动.D. 一般曲线运动.
质点运动学的.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为 r = at2 i + bt2 j ,(其中a、b为常量.) 则该质点作什么运动?(A)匀速直线运动.(B)变速直线运动.(C) 抛物线运动.(D)一般曲线运动.
A. 匀速直线运动.
B. 变速直线运动.
C. 抛物线运动.
D. 一般曲线运动.
题目解答
答案
B. 变速直线运动.
解析
本题考查质点运动学中根据位置矢量判断质点运动类型的知识点。解题思路是先通过位置矢量求出速度矢量,再根据速度矢量的特点判断质点的运动情况。
- 求速度矢量:
已知质点位置矢量$\vec{r} = at^{2}\vec{i} + bt^{2}\vec{j}$,根据速度的定义$\vec{v}=\frac{d\vec{r}}{dt}$,对位置矢量求导可得速度矢量。
对$\vec{r}$求导,$\vec{v}=\frac{d}{dt}(at^{2}\vec{i} + bt^{2}\vec{j})$,根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,可得$\vec{v}=2at\vec{i}+2bt\vec{j}$。 - 判断运动轨迹:
设$x = at^{2}$,$y = bt^{2}$,则$\frac{y}{x}=\frac{bt^{2}}{at^{2}}=\frac{b}{a}$($a\neq0$),即$y=\frac{b}{a}x$,这是一个直线方程,所以质点做直线运动。 - 判断速度是否变化:
由速度矢量$\vec{v}=2at\vec{i}+2bt\vec{j}$可知,速度的大小$\vert\vec{v}\vert=\sqrt{(2at)^{2}+(2bt)^{2}} = 2t\sqrt{a^{2}+b^{2}}$,速度大小随时间$t$变化,所以质点做变速运动。
综上,质点做变速直线运动。