题目
如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图,且质点运动到D点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,则质点从A点运动到E点的过程中,下列说法中正确的是( ) A.质点经过C点的速率比D点的大B.质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90^circC.质点经过D点时的加速度比B点的大D.质点从B到E的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小
如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图,且质点运动到$D$点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,则质点从$A$点运动到$E$点的过程中,下列说法中正确的是$($ $)$ - A.质点经过$C$点的速率比$D$点的大
- B.质点经过$A$点时的加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$
- C.质点经过$D$点时的加速度比$B$点的大
- D.质点从$B$到$E$的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小
题目解答
答案
A. 质点经过$C$点的速率比$D$点的大
解析
步骤 1:分析质点在$D$点的速度和加速度方向
质点在$D$点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,说明在$D$点时,质点的加速度方向与速度方向垂直,这表明质点在$D$点时的运动状态是纯切向加速度,即质点在$D$点时的加速度方向与速度方向垂直,此时质点的速率在$D$点达到最大值。
步骤 2:分析质点在$C$点的速率
由于质点做匀变速曲线运动,且在$D$点时速率最大,因此在$C$点时的速率比$D$点的小,因为$C$点在$D$点之前,质点的速率在$D$点达到最大值,之后速率开始减小。
步骤 3:分析质点在$A$点的加速度方向与速度方向的夹角
质点在$A$点时,加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$,因为质点在$A$点时,加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$,说明质点在$A$点时的加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$,此时质点的速率在$A$点时开始增加。
步骤 4:分析质点在$B$点和$D$点的加速度大小
质点在$B$点和$D$点的加速度大小相等,因为质点做匀变速曲线运动,加速度大小不变,因此质点在$B$点和$D$点的加速度大小相等。
步骤 5:分析质点从$B$到$E$的过程中加速度方向与速度方向的夹角变化
质点从$B$到$E$的过程中,加速度方向与速度方向的夹角先减小后增大,因为质点在$B$点时,加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$,在$D$点时,加速度方向与速度方向的夹角为$90^{\circ}$,在$E$点时,加速度方向与速度方向的夹角大于$90^{\circ}$,因此质点从$B$到$E$的过程中,加速度方向与速度方向的夹角先减小后增大。
质点在$D$点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,说明在$D$点时,质点的加速度方向与速度方向垂直,这表明质点在$D$点时的运动状态是纯切向加速度,即质点在$D$点时的加速度方向与速度方向垂直,此时质点的速率在$D$点达到最大值。
步骤 2:分析质点在$C$点的速率
由于质点做匀变速曲线运动,且在$D$点时速率最大,因此在$C$点时的速率比$D$点的小,因为$C$点在$D$点之前,质点的速率在$D$点达到最大值,之后速率开始减小。
步骤 3:分析质点在$A$点的加速度方向与速度方向的夹角
质点在$A$点时,加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$,因为质点在$A$点时,加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$,说明质点在$A$点时的加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$,此时质点的速率在$A$点时开始增加。
步骤 4:分析质点在$B$点和$D$点的加速度大小
质点在$B$点和$D$点的加速度大小相等,因为质点做匀变速曲线运动,加速度大小不变,因此质点在$B$点和$D$点的加速度大小相等。
步骤 5:分析质点从$B$到$E$的过程中加速度方向与速度方向的夹角变化
质点从$B$到$E$的过程中,加速度方向与速度方向的夹角先减小后增大,因为质点在$B$点时,加速度方向与速度方向的夹角小于$90^{\circ}$,在$D$点时,加速度方向与速度方向的夹角为$90^{\circ}$,在$E$点时,加速度方向与速度方向的夹角大于$90^{\circ}$,因此质点从$B$到$E$的过程中,加速度方向与速度方向的夹角先减小后增大。