题目内容

【题目】如图所示为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图,已知在B点时的速度与加速度相互垂直,则下列说法中正确的是( )

A. D点的速率比C点的速率小

B. A点的加速度与速度的夹角小于90°

C. A点的加速度比D点的加速度大

D. 从A到D加速度与速度的夹角一直减小

【答案】D

【解析】由题意,质点运动到B点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,速度沿B点轨迹的切线方向,则知加速度方向向下,合外力也向下,质点做匀变速曲线运动,合外力恒定不变,质点由C到D过程中,合外力做正功,由动能定理可得,D点的速度比C点速度大,故A错误;物体在A点受力的方向向下,而速度的方向向右上方,A点的加速度与速度的夹角大于90°.故B错误;质点做匀变速曲线运动,加速度不变,合外力也不变,故C错误;由A的分析可知,质点由B到E过程中,受力的方向向下,速度的方向从水平向右变为斜向下,加速度与速度的夹角之间减小.故D正确;故选D.

点睛:本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查,即物体做曲线运动时,合力与速度不在同一条直线上,速度的方向与该点曲线的切线方向相同;掌握了做曲线运动的条件,本题基本上就可以解决了.

练习册系列答案
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【题目】用静电的方法来清除空气中的灰尘,需要首先设法使空气中的灰尘带上一定的电荷,然后利用静电场对电荷的作用力,使灰尘运动到指定的区域进行收集。为简化计算,可认为每个灰尘颗粒的质量及其所带电荷量均相同,设每个灰尘所带电荷量为q,其所受空气阻力与其速度大小成正比,表达式为F=kv(式中k为大于0的已知常量)。由于灰尘颗粒的质量较小,为简化计算,灰尘颗粒在空气中受电场力作用后达到电场力与空气阻力相等的过程所用的时间及通过的位移均可忽略不计,同时也不计灰尘颗粒之间的作用力及灰尘所受重力的影响。

(1)有一种静电除尘的设计方案是这样的,需要除尘的空间是一个高为H绝缘容器的内部区域,将一对与圆桶半径相等的圆形金属板平行置于圆桶的上、下两端,恰好能将圆桶封闭,如图10甲所示。在圆桶上、下两金属板间加上恒定的电压U(圆桶内空间的电场可视为匀强电场),便可以在一段时间内将圆桶区域内的带电灰尘颗粒完全吸附在金属板上,从而达到除尘的作用。求灰尘颗粒运动可达到的最大速率 __________

(2)对于一个待除尘的半径为R绝缘圆桶形容器内部区域,还可以设计另一种静电除尘的方案:沿圆桶的轴线一根细导线作为电极,紧贴圆桶内壁加一个薄金属桶作为另一电极。在导线电极外面套有一个由绝缘材料制成的半径为R0的圆桶形保护管,其轴线与直导线重合,如图10乙所示。若在两电极间加上恒定的电压使得桶壁处电场强度的大小恰好等于第(1)问的方案中圆桶内电场强度的大小,且已知此方案中沿圆桶半径方向电场强度大小E的分布情况为E1/r,式中r所研究的点与直导线的距离。

试通过计算分析,带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的过程中,其瞬时速度大小v随其与直导线的距离r之间的关系________

对于直线运动,教科书中讲解了由v - t象下的面积求位移的方法。请你借鉴此方法,利用vr变化的关系,画出1/vr变化的图象,根据图象的面积求出带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的时间____________

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