题目
[题目]质点沿x轴运动,其速度与时间的关系为-|||-=10+2(t)^2(m/s), 已知 t=0 时质点位于x轴正方-|||-向20m处。-|||-(1) t=2s 时质点的位置;-|||-(2)此时质点的加速度。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查变加速运动中质点位置和加速度的计算,涉及积分求位移和导数求加速度两个核心知识点。
解题思路:
- 位置计算:质点的位置由速度函数积分得到,积分结果需结合初始位置确定常数项。
- 加速度计算:加速度是速度对时间的导数,直接对速度函数求导即可。
破题关键:
- 积分求位移:速度函数$v(t)$的不定积分表示位移,需代入初始条件$x(0)=20$确定积分常数。
- 导数求加速度:加速度$a(t)=\frac{dv}{dt}$,直接对速度函数求导。
第(1)题:求$t=2\text{s}$时质点的位置
步骤1:积分速度函数求位移
速度函数为$v(t)=10+2t^2$,位移$x(t)$是速度的积分:
$x(t) = \int v(t) \, dt = \int (10 + 2t^2) \, dt = 10t + \frac{2}{3}t^3 + C$
步骤2:代入初始条件确定常数$C$
当$t=0$时,$x(0)=20$,代入得:
$20 = 10 \cdot 0 + \frac{2}{3} \cdot 0^3 + C \implies C = 20$
步骤3:计算$t=2\text{s}$时的位置
将$t=2$代入位移函数:
$x(2) = 10 \cdot 2 + \frac{2}{3} \cdot 2^3 + 20 = 20 + \frac{16}{3} + 20 = \frac{136}{3} \, \text{m}$
第(2)题:求$t=2\text{s}$时的加速度
步骤1:对速度函数求导
加速度$a(t)$是速度$v(t)$对时间$t$的导数:
$a(t) = \frac{dv}{dt} = \frac{d}{dt}(10 + 2t^2) = 4t$
步骤2:代入$t=2\text{s}$
$a(2) = 4 \cdot 2 = 8 \, \text{m/s}^2$