一质点在直线上运动,使得在离开固定点 OO 之后 tt 秒,其速度 vv 由 v=36(t−3)2−9v = \frac{36}{(t-3)^2} - 9 给出。求

  1. (i)

    质点的初始加速度。

  2. (ii)

    质点瞬时静止时 tt 的值。

  3. (iii)

    质点在头 2 秒内运动的总路程。

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的

完整解法

11(i)

1. Find the expression for acceleration by differentiating velocity with respect to time

v=36(t−3)−2−9v = 36(t-3)^{-2} - 9
a=dvdt=36(−2)(t−3)−3=−72(t−3)3a = \frac{dv}{dt} = 36(-2)(t-3)^{-3} = -\frac{72}{(t-3)^3}

2. Substitute $t = 0$ to find the initial acceleration

When t=0t = 0,
a=−72(0−3)3=−72−27=83a = -\frac{72}{(0-3)^3} = -\frac{72}{-27} = \frac{8}{3}

答案

83\frac{8}{3} m/s2^2

11(ii)

1. Set velocity to zero to find when the particle is at instantaneous rest

v=0v = 0
36(t−3)2−9=0\frac{36}{(t-3)^2} - 9 = 0
36(t−3)2=9\frac{36}{(t-3)^2} = 9

2. Solve the equation for $t$

(t−3)2=369(t-3)^2 = \frac{36}{9}
(t−3)2=4(t-3)^2 = 4
t−3=±2t - 3 = \pm 2
t=3+2 or t=3−2t = 3 + 2 \text{ or } t = 3 - 2
t=5 or t=1t = 5 \text{ or } t = 1

答案

t=1t = 1 or t=5t = 5

11(iii)

1. Identify the time when the particle is at instantaneous rest within the interval $0 \leqslant t \leqslant 2$.

From part (ii), v=0v = 0 when t=1t = 1 and t=5t = 5.
Within the first 2 seconds, the particle changes direction at t=1t = 1.

2. Find the indefinite integral of velocity to get the displacement function.

Let s(t)s(t) be the displacement.
s(t)=∫(36(t−3)2−9)dts(t) = \int \left( \frac{36}{(t-3)^2} - 9 \right) dt
s(t)=∫(36(t−3)−2−9)dts(t) = \int \left( 36(t-3)^{-2} - 9 \right) dt
s(t)=36(t−3)−1−1−9t+Cs(t) = \frac{36(t-3)^{-1}}{-1} - 9t + C
s(t)=−36t−3−9t+Cs(t) = -\frac{36}{t-3} - 9t + C

3. Evaluate the displacement at $t=0$, $t=1$, and $t=2$.

Since we only need changes in displacement, we can ignore CC (or set C=0C=0 for the definite integral evaluation):
At t=0t = 0, value =−36−3−0=12= -\frac{36}{-3} - 0 = 12
At t=1t = 1, value =−36−2−9=18−9=9= -\frac{36}{-2} - 9 = 18 - 9 = 9
At t=2t = 2, value =−36−1−18=36−18=18= -\frac{36}{-1} - 18 = 36 - 18 = 18

4. Calculate the total distance travelled by summing the absolute displacements of each interval.

Distance from t=0t=0 to t=1t=1:
∣9−12∣=∣−3∣=3|9 - 12| = |-3| = 3
Distance from t=1t=1 to t=2t=2:
∣18−9∣=∣9∣=9|18 - 9| = |9| = 9
Total distance =3+9=12= 3 + 9 = 12

答案

1212

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1一只鸟停在离地面 20 米高的垂直电线杆顶部 TT 处,从地面上的一点 OO 仰望 TT 处鸟的仰角为 45∘45^\circ。这只鸟用了一秒钟的时间,以恒定速度水平飞行,从 TT 飞到远离 OO 的点 BB,整个飞行过程中保持离…
  2. 2一质点从点 OO 由静止出发并沿直线运动,其速度 vv m/s 由 v=24t−6t2v = 24t - 6t^2 给出,其中 tt 是其运动开始后的时间(以秒为单位)。 求质点瞬时静止时的 tt 值。 质点何时会返回其起点? 判断质点在 2 秒…
  3. 3一名驾驶员以恒定速度 V m/s 行驶,经过一个固定点 X 并看到前方车辆很少。他踩下油门,随后他的速度 v m/s 由 v=60et/6v = 60e^{t/6} 给出,其中 tt 是通过 X 后的时间(以秒为单位)。当他通过点 Y 时,他的速度已…
  4. 4一个质点 P 在距离定点 O 处 3 m 的位移处开始沿直线运动,初始速度为 8 m/s。质点在运动 tt 秒后的速度 vv m/s 由 v=5cos⁡t+2sin⁡t+cv = 5\cos t + 2\sin t + c 给出。 求 cc 的值。 求质点的初始速…
  5. 5一个质点 PP 沿直线运动,在通过定点 OO 后的 tt 秒时,其速度 vv m/s 由 v=3t2+kt+18v = 3t^2 + kt + 18 给出,其中 kk 为常数。当 t=1t = 1 时,质点的加速度为 −9-9 m/s2^2。 证明…