题目
1、一质点沿x方向运动,其加速度随时间变化关系为 a = 3+2 t (SI) ,如果初始时质点的 速度v 0为5 m/s,则当t为3s时,质点的速度 v = .
1、一质点沿x方向运动,其加速度随时间变化关系为 a = 3+2 t (SI) ,如果初始时质点的 速度v 0为5 m/s,则当t为3s时,质点的速度 v = .
题目解答
答案
23m/s
解析
考查要点:本题主要考查变加速直线运动中速度与加速度的关系,以及如何通过积分求解速度随时间的变化。
解题核心思路:
加速度是速度对时间的导数,因此速度可以通过对加速度函数积分得到。积分结果需结合初始条件确定最终表达式,再代入具体时间计算。
破题关键点:
- 正确写出速度与加速度的关系式:速度是加速度对时间的积分。
- 积分上下限的确定:从初始时刻(t=0)到目标时刻(t=3s)。
- 代入初始速度:积分结果为速度的变化量,需加上初始速度v₀=5 m/s。
已知加速度函数为 $a(t) = 3 + 2t$,初始速度 $v(0) = 5 \, \text{m/s}$,求 $t=3 \, \text{s}$ 时的速度 $v(3)$。
步骤1:建立速度与加速度的关系
根据积分关系,速度 $v(t)$ 可表示为:
$v(t) = v(0) + \int_{0}^{t} a(t') \, dt'$
步骤2:代入加速度函数并积分
将 $a(t) = 3 + 2t$ 代入积分:
$\int_{0}^{3} (3 + 2t) \, dt = \left[ 3t + t^2 \right]_{0}^{3}$
步骤3:计算积分结果
代入上下限:
$\left( 3 \cdot 3 + 3^2 \right) - \left( 3 \cdot 0 + 0^2 \right) = 9 + 9 = 18 \, \text{m/s}$
步骤4:结合初始速度求最终速度
总速度为:
$v(3) = 5 + 18 = 23 \, \text{m/s}$