Может ли направление вектора скорости изменяться, в то время как его ускорение по модулю остаётся постоянным?

Конечно ДА! Например, ты подкидываешь вертикально вверх мячик. Вектор g всегда направлен строго вниз, а вектор скорости мячика сначала направлен строго вверх, в верхней точке обнуляется, а дальше направлен строго вниз.