题目内容

5.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被分别约束在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,已知杆AB与x轴的夹角为θ且P点为杆的中点,则下列说法正确的是(  )
A.P点的运动轨迹是一段圆弧
B.P点的运动轨迹是抛物线的一部分
C.P点的运动速度大小v=v0tanθ,方向沿杆P指向A
D.P点的运动速度大小v=$\frac{{v}_{0}}{2sinθ}$,方向不一定沿杆

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 $\frac{1}{2}$L;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°-2θ;
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:
vcosα=v0cosθ
vcos(90°-2θ)=v0cosθ
解得:v=$\frac{{v}_{0}}{2sinθ}$,故C错误,D正确;
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.

练习册系列答案
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6.用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示.
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用AD(选填选项前的字母).
A.长度为1m左右的细线
B.长度为30cm左右的细线
C.直径为1.8cm的塑料球
D.直径为1.8cm的铁球
(2)测出悬点O至小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=$\frac{4{n}^{2}{π}^{2}L}{{t}^{2}}$(用L、n、t 表示).
(3)如表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理.
组次123
摆长L/cm80.0090.00100.00
50次全振动时间t/s90.095.5100.5
振动周期T/s1.801.91
重力加速度g/(m•s-2)9.749.73
请计算出第3组实验中的T=2.01s,g=9.76m/s2.
(4)用多组实验数据做出T2-L图象,也可以求出重力加速度g,已知三位同学做出的T2-L图线的示意图如图2中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线b,下列分析正确的是B(选填选项前的字母).
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
(5)某同学在家里测重力加速度,他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图3所示,由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺,于是他在细线上的A点做了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程.保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长.实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2.由此可得重力加速度g=$\frac{4{π}^{2}({l}_{1}-{l}_{2})}{{T}_{1}^{2}-{T}_{2}^{2}}$(用l1、l2、T1、T2表示).

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