题目
13.汽车以恒定的速率绕圆形广场一周用时2min,每行驶半周,速度方向改变的角度是多少?汽车每行驶10s,速度方向改变的角度是多少?先画一个圆表示汽车运动的轨迹,然后作出汽车在相隔10s的两个位置的速度矢量示意图。
13.汽车以恒定的速率绕圆形广场一周用时2
,每行驶半周,速度方向改变的角度是多少?汽车每行驶10s,速度方向改变的角度是多少?先画一个圆表示汽车运动的轨迹,然后作出汽车在相隔10s的两个位置的速度矢量示意图。
题目解答
答案
13.180°,
,
【解析】每行驶半周,速度方向改变180°
汽车角速度为

故汽车每行驶10s,转过的角度为

汽车速度改变的角度等于圆周运动转过的角度,矢量的示意图如下

解析
步骤 1:确定每行驶半周速度方向改变的角度
汽车以恒定速率绕圆形广场一周,速度方向改变的角度等于圆周运动转过的角度。每行驶半周,转过的角度为180°,因此速度方向改变的角度也是180°。
步骤 2:计算汽车每行驶10s速度方向改变的角度
汽车绕圆形广场一周用时2min,即120s。因此,汽车的角速度为
$\omega =\dfrac {2\pi }{t}=\dfrac {2\pi }{120}=\dfrac {\pi }{60}$
汽车每行驶10s,转过的角度为
$\theta =\omega t=\dfrac {\pi }{60}\times 10=\dfrac {\pi }{6}$
将角度转换为度数,得到
$\theta =\dfrac {\pi }{6}\times \dfrac {180}{\pi }=30^{\circ }$
因此,汽车每行驶10s,速度方向改变的角度是30°。
步骤 3:画出汽车在相隔10s的两个位置的速度矢量示意图
在圆周上选取两个相隔10s的点,分别画出这两个点的速度矢量。由于汽车以恒定速率绕圆形广场运动,速度矢量始终指向圆周的切线方向。因此,两个速度矢量之间的夹角为30°。
汽车以恒定速率绕圆形广场一周,速度方向改变的角度等于圆周运动转过的角度。每行驶半周,转过的角度为180°,因此速度方向改变的角度也是180°。
步骤 2:计算汽车每行驶10s速度方向改变的角度
汽车绕圆形广场一周用时2min,即120s。因此,汽车的角速度为
$\omega =\dfrac {2\pi }{t}=\dfrac {2\pi }{120}=\dfrac {\pi }{60}$
汽车每行驶10s,转过的角度为
$\theta =\omega t=\dfrac {\pi }{60}\times 10=\dfrac {\pi }{6}$
将角度转换为度数,得到
$\theta =\dfrac {\pi }{6}\times \dfrac {180}{\pi }=30^{\circ }$
因此,汽车每行驶10s,速度方向改变的角度是30°。
步骤 3:画出汽车在相隔10s的两个位置的速度矢量示意图
在圆周上选取两个相隔10s的点,分别画出这两个点的速度矢量。由于汽车以恒定速率绕圆形广场运动,速度矢量始终指向圆周的切线方向。因此,两个速度矢量之间的夹角为30°。