高中 | 运动的合成与分解 题目答案及解析

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必修2

第五章 曲线运动

5.1 曲线运动

运动的合成与分解

质量为$2\;\rm kg$的质点在$xOy$平面内做曲线运动,质点在$x$方向的速度$-$时间图像和$y$方向的位移$-$时间图像如图所示,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

质点的初速度大小为$3\\;\\rm m/s$

","

质点所受的合外力为$3\\;\\rm N$,做匀变速直线运动

","

$2\\;\\rm s$末质点速度大小为$6\\;\\rm m/s$

","

$2\\;\\rm s$内质点的位移大小约为$12m$

"]
[["D"]]

$\rm A$.由题图$x$方向的速度$-$时间图像可知,质点在$x$方向做匀加速直线运动,加速度为$a_{x}=\dfrac{6-3}{2}\ \text{m/s}^{\text{2}}=1.5\;\rm \text{m/s}^{\text{2}}$,可得$x$方向受力为$F_{x}=ma_{x}=3\;\rm N$,由题图$y$方向的位移$-$时间图像可知,质点在$y$方向做匀速直线运动,速度大小为$v_y=4\;\rm m/s$$y$方向受力$F_y=0$。因此质点的初速度大小为$v_{0}=\sqrt{3^{2}+4^{2}}\;\rm m/s=5\;\rm m/s$$\rm A$错误;

$\rm B$.受到的合外力恒为$3\;\rm N$,质点初速度方向与合外力方向不在同一条直线上,故做匀变速曲线运动,$\rm B$错误;

$\rm C$$2\;\rm s$末质点速度大小为$v=\sqrt{6^{2}+4^{2}}\;\rm \text{m/s}=2\sqrt{13}\;\rm \text{m/s}$$\rm C$错误;

$\rm D$$2\;\rm s$内,根据平均速度可得$x$方向上的位移大小为$x=\dfrac{3+6}{2} \times 2\;\rm m=9\;\rm \text{m}$$y$方向上的位移大小为$y=8\;\rm m$,合位移大小为$s=\sqrt{x^{2}+y^{2}}=\sqrt{145}\;\rm \text{m} \approx 12\;\rm m$$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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