题目
一质点的运动方程为overrightarrow (r)(t)=3overrightarrow (i)-7toverrightarrow (j)+2(t)^3overrightarrow (k)(SI),则overrightarrow (r)(t)=3overrightarrow (i)-7toverrightarrow (j)+2(t)^3overrightarrow (k)(SI)时质点的加速度为()A. overrightarrow (r)(t)=3overrightarrow (i)-7toverrightarrow (j)+2(t)^3overrightarrow (k)(SI)B. overrightarrow (r)(t)=3overrightarrow (i)-7toverrightarrow (j)+2(t)^3overrightarrow (k)(SI)C. overrightarrow (r)(t)=3overrightarrow (i)-7toverrightarrow (j)+2(t)^3overrightarrow (k)(SI)
一质点的运动方程为,则
时质点的加速度为()
A.
B.
C.
题目解答
答案
已知质点的运动方程为:
将代入,即可求得质点的加速度为:
综上所述,本题选择A选项,解答完成。
解析
考查要点:本题主要考查质点运动学中加速度的计算,涉及对运动方程求导的基本方法。
解题核心思路:
- 加速度是速度对时间的导数,而速度是位置矢量对时间的导数。
- 分量法:将运动方程分解为坐标分量,分别对时间求导,再组合结果。
- 代入特定时间:求出加速度表达式后,代入$t=2\ \text{s}$计算具体值。
破题关键点:
- 正确求导:注意各分量的导数规则,尤其是$k$方向的高阶项。
- 区分速度与加速度:避免混淆速度和加速度的表达式。
-
求速度$\overline{v}$
对运动方程$\overrightarrow{r}(t)=3\overrightarrow{i}-7t\overrightarrow{j}+2t^{3}\overrightarrow{k}$逐分量求导:- $x$方向:$\dfrac{d}{dt}(3) = 0$
- $y$方向:$\dfrac{d}{dt}(-7t) = -7$
- $z$方向:$\dfrac{d}{dt}(2t^{3}) = 6t^{2}$
因此,速度为:
$\overline{v} = -7\overrightarrow{j} + 6t^{2}\overrightarrow{k}$
-
求加速度$\overline{a}$
对速度$\overline{v}$再次逐分量求导:- $y$方向:$\dfrac{d}{dt}(-7) = 0$
- $z$方向:$\dfrac{d}{dt}(6t^{2}) = 12t$
因此,加速度为:
$\overline{a} = 12t\overrightarrow{k}$
-
代入$t=2\ \text{s}$
将$t=2$代入加速度表达式:
$\overline{a} = 12 \times 2\overrightarrow{k} = 24\overrightarrow{k}$
结论:选项A正确。