题目
假设物体沿着铅直面内圆弧形轨道下滑,轨道是光滑的,在下滑过程中,下面哪个说法是正确的?A. 它的加速度方向永远指向圆心B. 它的速率均匀增加C. 它的合外力大小变化,方向永远指向圆心D. 它的合外力大小不变E. 轨道支持力的大小不断增加
假设物体沿着铅直面内圆弧形轨道下滑,轨道是光滑的,在下滑过程中,下面哪个说法是正确的?
A. 它的加速度方向永远指向圆心
B. 它的速率均匀增加
C. 它的合外力大小变化,方向永远指向圆心
D. 它的合外力大小不变
E. 轨道支持力的大小不断增加
题目解答
答案
E. 轨道支持力的大小不断增加
解析
步骤 1:分析物体的运动状态
物体沿着铅直面内圆弧形轨道下滑,轨道是光滑的,这意味着物体只受到重力和轨道支持力的作用。重力始终垂直向下,轨道支持力始终垂直于轨道表面。
步骤 2:分析物体的加速度方向
物体的加速度方向由合外力的方向决定。在圆弧形轨道上,物体的合外力由重力和轨道支持力的合力决定。由于轨道是光滑的,轨道支持力始终垂直于轨道表面,而重力始终垂直向下。因此,合外力的方向并不总是指向圆心,而是随着物体位置的变化而变化。
步骤 3:分析物体的速率变化
物体的速率变化由合外力的切向分量决定。由于重力始终垂直向下,而轨道支持力始终垂直于轨道表面,因此合外力的切向分量始终存在,导致物体的速率增加。但是,由于合外力的大小和方向随位置变化,速率增加并不是均匀的。
步骤 4:分析合外力的大小和方向
合外力的大小和方向由重力和轨道支持力的合力决定。由于重力大小不变,而轨道支持力的大小和方向随位置变化,因此合外力的大小和方向也随位置变化。
步骤 5:分析轨道支持力的大小变化
轨道支持力的大小由物体的运动状态和轨道的曲率决定。由于物体的速率增加,轨道支持力的大小也会增加,以提供足够的向心力使物体沿轨道运动。
物体沿着铅直面内圆弧形轨道下滑,轨道是光滑的,这意味着物体只受到重力和轨道支持力的作用。重力始终垂直向下,轨道支持力始终垂直于轨道表面。
步骤 2:分析物体的加速度方向
物体的加速度方向由合外力的方向决定。在圆弧形轨道上,物体的合外力由重力和轨道支持力的合力决定。由于轨道是光滑的,轨道支持力始终垂直于轨道表面,而重力始终垂直向下。因此,合外力的方向并不总是指向圆心,而是随着物体位置的变化而变化。
步骤 3:分析物体的速率变化
物体的速率变化由合外力的切向分量决定。由于重力始终垂直向下,而轨道支持力始终垂直于轨道表面,因此合外力的切向分量始终存在,导致物体的速率增加。但是,由于合外力的大小和方向随位置变化,速率增加并不是均匀的。
步骤 4:分析合外力的大小和方向
合外力的大小和方向由重力和轨道支持力的合力决定。由于重力大小不变,而轨道支持力的大小和方向随位置变化,因此合外力的大小和方向也随位置变化。
步骤 5:分析轨道支持力的大小变化
轨道支持力的大小由物体的运动状态和轨道的曲率决定。由于物体的速率增加,轨道支持力的大小也会增加,以提供足够的向心力使物体沿轨道运动。