题目
某物体的运动规律为 (dv)/(dt) = -kv^2t,式中的k为大于零的常量。当t=0时,初速为v_0,则速度v与时间t的函数关系是 A. (1)/(v) = (kt^2)/(2) + (1)/(v_0)B. v = -(1)/(2)kt^2 + v_0C. v = (1)/(2)kt^2 + v_0D. (1)/(v) = -(kt^2)/(2) + (1)/(v_0)
某物体的运动规律为 $\frac{dv}{dt} = -kv^2t$,式中的k为大于零的常量。当$t=0$时,初速为$v_0$,则速度$v$与时间$t$的函数关系是
- A. $\frac{1}{v} = \frac{kt^2}{2} + \frac{1}{v_0}$
- B. $v = -\frac{1}{2}kt^2 + v_0$
- C. $v = \frac{1}{2}kt^2 + v_0$
- D. $\frac{1}{v} = -\frac{kt^2}{2} + \frac{1}{v_0}$
题目解答
答案
A
解析
步骤 1:分离变量
给定的微分方程是 $\frac{dv}{dt} = -kv^2t$。这是一个可分离变量的微分方程。分离变量,得到 $\frac{dv}{v^2} = -kt dt$。
步骤 2:积分
对两边积分,得到 $\int \frac{1}{v^2} dv = \int -kt dt$。左边积分得到 $-\frac{1}{v}$,右边积分得到 $-\frac{kt^2}{2} + C$,其中C是积分常数。
步骤 3:应用初始条件
当 $t=0$ 时,$v=v_0$。将这些值代入上一步得到的方程中,得到 $-\frac{1}{v_0} = -\frac{k(0)^2}{2} + C$,从而得到 $C = -\frac{1}{v_0}$。
步骤 4:求解v
将C的值代入积分结果中,得到 $-\frac{1}{v} = -\frac{kt^2}{2} - \frac{1}{v_0}$。整理得到 $\frac{1}{v} = \frac{kt^2}{2} + \frac{1}{v_0}$。
给定的微分方程是 $\frac{dv}{dt} = -kv^2t$。这是一个可分离变量的微分方程。分离变量,得到 $\frac{dv}{v^2} = -kt dt$。
步骤 2:积分
对两边积分,得到 $\int \frac{1}{v^2} dv = \int -kt dt$。左边积分得到 $-\frac{1}{v}$,右边积分得到 $-\frac{kt^2}{2} + C$,其中C是积分常数。
步骤 3:应用初始条件
当 $t=0$ 时,$v=v_0$。将这些值代入上一步得到的方程中,得到 $-\frac{1}{v_0} = -\frac{k(0)^2}{2} + C$,从而得到 $C = -\frac{1}{v_0}$。
步骤 4:求解v
将C的值代入积分结果中,得到 $-\frac{1}{v} = -\frac{kt^2}{2} - \frac{1}{v_0}$。整理得到 $\frac{1}{v} = \frac{kt^2}{2} + \frac{1}{v_0}$。