题目
一小球的速度方程可表示为:overrightarrow(v) = sin 0.5t overrightarrow(i) + cos 0.5t overrightarrow(j) (SI),则它的运动是 ( )A. 变速率曲线运动B. 变速直线运动C. 匀速率曲线运动D. 匀速直线运动
一小球的速度方程可表示为:$\overrightarrow{v} = \sin 0.5t \overrightarrow{i} + \cos 0.5t \overrightarrow{j}$ (SI),则它的运动是 ( )
A. 变速率曲线运动
B. 变速直线运动
C. 匀速率曲线运动
D. 匀速直线运动
题目解答
答案
C. 匀速率曲线运动
解析
本题考查知识点为根据速度方程判断物体的运动性质,解题思路是先通过速度方程求出速度的大小,判断速率是否变化,再通过分析速度方向是否变化判断物体做直线运动还是曲线运动。
- 判断速率是否变化:
已知速度方程$\overrightarrow{v} = \sin 0.5t \overrightarrow{i} + \cos 0.5t \overrightarrow{j}$,速度的大小(速率)$v$为速度矢量的模,根据矢量模的计算公式$v = \vert\overrightarrow{v}\vert=\sqrt{v_x^2 + v_y^2}$,其中$v_x=\sin 0.5t$,$v_y=\cos 0.5t$,则有:
$v = \sqrt{(\sin 0.5t)^2 + (\cos 0.5t)^2}$
根据三角函数的平方关系$\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1$,这里$\alpha = 0.5t$,所以$v = \sqrt{1}=1m/s$。
由于速率$v$为常数$1m/s$,所以小球做匀速率运动。 - 判断物体做直线运动还是曲线运动:
速度方向由速度矢量$\overrightarrow{v} = \sin 0.5t \overrightarrow{i} + \cos 0.5t \overrightarrow{j}$决定,$v_x=\sin 0.5t$和$v_y=\cos 0.5t$的值随时间$t$变化而变化,所以速度方向随时间变化。
当物体速度方向不断变化时,物体做曲线运动。
综上,小球做匀速率曲线运动。