题目
质点运动学质点以速度v=4+t^2(SI)沿X轴作直线运动,已知t=3s时,质点位于X=9m处,则该质点的运动学方程为A. x=2tB. x=4t+t^3/2C. x=4t+t^3/3+12D. x=4t+t^3/3-12
质点运动学质点以速度v=4+t^2(SI)沿X轴作直线运动,已知t=3s时,质点位于X=9m处,则该质点的运动学方程为
A. x=2t
B. x=4t+t^3/2
C. x=4t+t^3/3+12
D. x=4t+t^3/3-12
题目解答
答案
D. x=4t+t^3/3-12
解析
考查要点:本题主要考查质点运动学中运动学方程的建立,涉及速度与位置的关系,以及积分常数的确定。
解题核心思路:
- 速度与位置的关系:速度是位置对时间的导数,因此位置是速度对时间的积分。
- 积分常数的确定:利用已知的初始条件(如某时刻的位置)代入积分结果,求出积分常数,从而得到完整的运动学方程。
破题关键点:
- 正确积分速度函数:对速度函数$v(t)=4+t^2$进行积分,注意各项的积分结果。
- 代入初始条件:将$t=3\,\text{s}$时$x=9\,\text{m}$代入积分结果,解出积分常数。
步骤1:积分速度函数
速度函数为$v(t)=4+t^2$,对速度积分得到位置函数:
$x(t) = \int v(t)\,dt = \int (4 + t^2)\,dt = 4t + \frac{t^3}{3} + C$
其中$C$为积分常数。
步骤2:代入初始条件求积分常数
已知$t=3\,\text{s}$时$x=9\,\text{m}$,代入上式:
$9 = 4 \cdot 3 + \frac{3^3}{3} + C$
计算得:
$9 = 12 + 9 + C \quad \Rightarrow \quad C = 9 - 21 = -12$
步骤3:写出运动学方程
将$C=-12$代入积分结果,得:
$x(t) = 4t + \frac{t^3}{3} - 12$
对应选项D。