题目
做匀加速直线运动的物体,依次通过A、B、C三点,位移sAB=sBC,已知物体在AB段的平均速度大小为2m/s,在BC段的平均速度大小为3m/s,那么物体在B点的瞬时速度大小为( )A.√6.5m/sB.2.4m/sC.2.5m/sD.2.6m/s
做匀加速直线运动的物体,依次通过、、三点,位移,已知物体在段的平均速度大小为,在段的平均速度大小为,那么物体在点的瞬时速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
题目解答
答案
D
解析
考查要点:本题主要考查匀变速直线运动中平均速度与瞬时速度的关系,以及利用速度位移公式解决连续相等位移问题的能力。
解题核心思路:
- 平均速度公式:匀变速直线运动中,某段位移的平均速度等于初速度与末速度的平均值。
- 速度位移关系:利用匀变速运动的速度平方差公式,结合相等位移条件建立方程。
- 联立方程求解:通过平均速度求出速度关系,再结合位移相等条件联立方程,最终求出B点速度。
破题关键点:
- 明确AB段和BC段的平均速度表达式,建立速度关系式。
- 利用相等位移条件,结合速度位移公式联立方程,消去加速度和位移,直接求解B点速度。
步骤1:建立速度关系式
根据匀变速直线运动的平均速度公式:
- AB段:$\frac{v_A + v_B}{2} = 2 \implies v_A + v_B = 4$
- BC段:$\frac{v_B + v_C}{2} = 3 \implies v_B + v_C = 6$
步骤2:利用速度位移公式
设位移$s_{AB} = s_{BC} = s$,加速度为$a$,根据速度平方差公式:
- AB段:$v_B^2 - v_A^2 = 2as$
- BC段:$v_C^2 - v_B^2 = 2as$
因位移相等,两式右边均为$2as$,故左边相等:
$v_B^2 - v_A^2 = v_C^2 - v_B^2$
步骤3:代入速度关系式
由步骤1得:
$v_A = 4 - v_B, \quad v_C = 6 - v_B$
代入等式$v_B^2 - v_A^2 = v_C^2 - v_B^2$:
$\begin{aligned}v_B^2 - (4 - v_B)^2 &= (6 - v_B)^2 - v_B^2 \\v_B^2 - (16 - 8v_B + v_B^2) &= (36 - 12v_B + v_B^2) - v_B^2 \\8v_B - 16 &= 36 - 12v_B \\20v_B &= 52 \\v_B &= \frac{52}{20} = 2.6 \, \text{m/s}\end{aligned}$