变加速曲线运动是存在的,例如:在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体,当外界对其施加力时,该物体的加速度就会改变,这时物体做变加速曲线运动。
例题:
(多选)下列关于曲线运动的描述中正确的是( )。
A. 做曲线运动的物体速度方向在时刻改变
B. 做曲线运动的物体速度可能不变
C. 做曲线运动的物体加速度可能不变
D. 做曲线运动的物体所受合外力可能为零
答案:A;C。解析:曲线运动的速度方向是切线方向,时刻改变,而加速度可能不变,例如平抛运动,故A正确,C正确;曲线运动的速度方向时刻改变,故B错误;曲线运动一定存在加速度,合外力一定不为零,故D错误。
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变加速曲线运动是一种特殊的运动形式,指物体的加速度随时间变化且与速度方向不同,即物体受到的合外力与速度方向成一定角度。例题:一物体做曲线运动,已知物体质量为m,初速度为v_{0},初速度方向与加速度方向不在同一直线上。在运动过程中,物体受到一个与初速度方向垂直的恒力作用,求物体在t时刻的速度大小。
解题思路:
1. 根据牛顿第二定律和运动学公式,可以列出加速度随时间变化的表达式;
2. 根据变加速曲线运动的性质,可以得出物体在任意时刻的速度表达式;
3. 将已知量代入速度表达式中,即可求出物体在t时刻的速度大小。
答案:
设物体在t时刻的速度为v,根据牛顿第二定律和运动学公式,可以列出加速度随时间变化的表达式为a = a_{0} + kt,其中a_{0}为初加速度,k为加速度变化系数。根据变加速曲线运动的性质,物体在任意时刻的速度表达式为v = v_{0} + at,其中a = a_{0} + kt。将已知量代入上式中,可得v = v_{0} + (a_{0}t + kt^{2}) = v_{0} + a_{0}(t + \frac{k}{a_{0}}) = v_{0} + a_{0}\sqrt{1 + k^{2}} \cdot \cos\theta \cdot t,其中θ为初速度方向与加速度方向的夹角。因此,物体在t时刻的速度大小为v = \sqrt{v_{0}^{2} + (a_{0}\sqrt{1 + k^{2}} \cdot \cos\theta)^{2}}。
例题中给出了初速度大小为v_{0}、初速度方向与加速度方向之间的夹角等已知量,代入上述公式即可求出物体在t时刻的速度大小。需要注意的是,由于加速度随时间变化且与速度方向不同,因此物体做变加速曲线运动。
变加速曲线运动是一种运动形式,其中物体的加速度随速度的变化而变化。这种运动常见于一些复杂的物理现象中,如气流运动、行星运动、带电粒子在电磁场或复合场中的运动等。
例题:
问题:一个物体在恒力作用下做曲线运动,那么该物体的加速度如何变化?
解答:在这个问题中,物体受到恒力的作用,因此它的加速度不会改变。然而,当物体做曲线运动时,它的速度方向不断变化,这就导致加速度的方向与速度方向不再垂直,因此加速度的大小和方向都在不断变化。因此,这个物体在做变加速曲线运动。
常见问题:
1. 变加速曲线运动中,加速度如何变化?
2. 变加速曲线运动中,速度如何变化?
3. 如何判断一个运动是否是变加速曲线运动?
解答:
对于第一个问题,变加速曲线运动中,物体的加速度大小和方向都在不断变化。
对于第二个问题,变加速曲线运动中,速度也是不断变化的,因为加速度是速度的变化率。
对于第三个问题,一个运动是否是变加速曲线运动取决于它的加速度是否变化。如果物体的加速度随速度的变化而变化,那么它就是变加速曲线运动。
需要注意的是,变加速曲线运动是一种较为复杂的现象,需要具备一定的物理知识和理解能力才能正确解答相关问题。
