题目
以初速 v 0 将一物体斜向上抛,抛射角为 θ ,忽略空气阻力,则物体飞行轨道最高点处的曲率半径是( )A. v 0 sinθ/gB. g/ v 0 2C. v 0 2 cos 2 θ/gD. 条件不足不能确定
以初速 v 0 将一物体斜向上抛,抛射角为 θ ,忽略空气阻力,则物体飞行轨道最高点处的曲率半径是( )
A. v 0 sinθ/g
B. g/ v 0 2
C. v 0 2 cos 2 θ/g
D. 条件不足不能确定
题目解答
答案
C. v 0 2 cos 2 θ/g
解析
本题考查斜抛运动轨迹最高点处的曲率半径计算,核心在于理解曲率半径的物理意义及运动学规律。
关键点:
- 最高点速度方向:水平方向速度保持初速度的水平分量,即$v = v_0 \cos\theta$;
- 法向加速度:最高点处速度方向与重力加速度方向垂直,法向加速度大小为$g$;
- 曲率半径公式:$\rho = \frac{v^2}{a_n}$,其中$a_n$为法向加速度。
步骤1:确定最高点的速度
斜抛运动中,物体在最高点的竖直方向速度为$0$,水平方向速度保持不变,为:
$v = v_0 \cos\theta$
步骤2:分析法向加速度
在最高点,物体仅受重力作用,加速度为$g$,方向竖直向下。此时速度方向水平,与加速度方向垂直,因此法向加速度$a_n = g$。
步骤3:代入曲率半径公式
曲率半径公式为:
$\rho = \frac{v^2}{a_n} = \frac{(v_0 \cos\theta)^2}{g} = \frac{v_0^2 \cos^2\theta}{g}$