题目
一小球沿斜面向上运动,其运动方程为S=5+4t-t^2 (SI),则小球运动到最高点的时刻是A. t=5sB. t=2sC. t=8sD. t=4s
一小球沿斜面向上运动,其运动方程为$S=5+4t-t^2$ (SI),则小球运动到最高点的时刻是
A. $t=5s$
B. $t=2s$
C. $t=8s$
D. $t=4s$
题目解答
答案
B. $t=2s$
解析
本题考查的知识点是运动学中位移与速度的关系,解题思路是先根据位移方程求出速度方程,再利用小球运动到最高点时速度为零这一条件来计算对应的时刻。
步骤一:根据位移方程求速度方程
已知小球的运动方程为$S = 5 + 4t - t^2$,速度$v$是位移$S$对时间$t$的导数。
根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,常数的导数为$0$,对$S$求导可得:
$v=\frac{dS}{dt}=\frac{d(5 + 4t - t^2)}{dt}$
$=\frac{d(5)}{dt}+\frac{d(4t)}{dt}-\frac{d(t^2)}{dt}$
$=0 + 4 - 2t$
即速度方程为$v = 4 - 2t$。
步骤二:根据最高点速度为零计算时刻
当小球运动到最高点时,速度$v = 0$,将$v = 0$代入速度方程$v = 4 - 2t$中,可得:
$0 = 4 - 2t$
移项可得$2t = 4$,
两边同时除以$2$,解得$t = 2s$。