题目内容

17.在光滑的水平面内建立如图所示的直角坐标系,长为L的光滑细杆AB的两个端点A、B分别约束在x轴和y轴上运动,现让A沿x轴正方向以速度v0匀速运动,已知P点为杆的中点,杆AB与x轴的夹角为β.关于P点的运动轨迹和P点的运动速度大小v表达式正确的是(  )
A.P点的运动轨迹是圆的一部分B.P点的运动轨迹是椭圆的一部分
C.P点的运动速度大小v=v0tanβD.P点的运动速度大小$v=\frac{v_0}{2sinβ}$

分析 设P点坐标为(x,y),则A、B点的坐标分别为(0,2x)、(0,2y),AB长度一定,设为L,列式求解出x与y的关系式,即为P点的轨迹方程;P点的轨迹是圆,速度是切线方向,画出轨迹图,结合几何关系得到P点速度方向与杆的方向的夹角,P点的速度沿着杆方向的分速度与A点速度沿着杆方向的分速度相等.

解答 解:A、B、设P点坐标为(x,y),则A、B点的坐标分别为(2x,0)、(0,2y),AB长度一定,设为L,根据勾股定理,有:
(2x)2+(2y)2=L2
解得:
x2+y2=($\frac{L}{2}$)2
故P点的运动轨迹是圆,半径为$\frac{L}{2}$;故A正确,B错误;
C、D、画出运动轨迹,如图:

速度v与杆的夹角α=90°-2β;
由于杆子不可以伸长,故P点的速度沿着杆方向的分速度与A点速度沿着杆方向的分速度相等,
故:
vcosβ=v0cosβ
vcos(90°-2β)=v0cosβ
解得:
$v=\frac{v_0}{2sinβ}$,故D正确,C错误;
故选:AD.

点评 本题关键是采用运动的合成与分解的方法进行研究,找出点P的运动方向是关键,同时掌握圆的方程.

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