题目
有一质点沿x轴作直线运动,t时刻的坐标为x=5t²-3t³(SI)。在第二秒内的平均速度为( );第二秒末的瞬时速度为( );第二秒末的加速度为( )。
有一质点沿x轴作直线运动,t时刻的坐标为x=5t²-3t³(SI)。在第二秒内的平均速度为( );第二秒末的瞬时速度为( );第二秒末的加速度为( )。
题目解答
答案
-6m/s# -16m/s# -26m/s²
解析
本题考查质点直线运动中平均速度、瞬时速度、加速度的计算。
- 平均速度:需计算第二秒内的位移变化量(即$t=2\,\text{s}$与$t=1\,\text{s}$的坐标差),再除以时间间隔$1\,\text{s}$。
- 瞬时速度:对位移公式$x(t)$求一阶导数,得到速度公式$v(t)$,代入$t=2\,\text{s}$。
- 加速度:对速度公式$v(t)$求导(或对$x(t)$求二阶导数),得到加速度公式$a(t)$,代入$t=2\,\text{s}$。
关键点:正确应用导数定义,注意时间点的选取(第二秒内为区间$[1,2]$,第二秒末为时刻$t=2$)。
第一空:第二秒内的平均速度
- 计算$t=1\,\text{s}$和$t=2\,\text{s}$的坐标
$x(1) = 5(1)^2 - 3(1)^3 = 5 - 3 = 2\,\text{m}$
$x(2) = 5(2)^2 - 3(2)^3 = 20 - 24 = -4\,\text{m}$ - 求位移变化
$\Delta x = x(2) - x(1) = -4 - 2 = -6\,\text{m}$ - 平均速度
$\bar{v} = \frac{\Delta x}{\Delta t} = \frac{-6}{1} = -6\,\text{m/s}$
第二空:第二秒末的瞬时速度
- 求速度公式
$v(t) = \frac{\text{d}x}{\text{d}t} = 10t - 9t^2$ - 代入$t=2\,\text{s}$
$v(2) = 10(2) - 9(2)^2 = 20 - 36 = -16\,\text{m/s}$
第三空:第二秒末的加速度
- 求加速度公式
$a(t) = \frac{\text{d}v}{\text{d}t} = 10 - 18t$ - 代入$t=2\,\text{s}$
$a(2) = 10 - 18(2) = 10 - 36 = -26\,\text{m/s}^2$