题目
一质点沿半径为 1 米的圆周运动,它通过的弧长 s 按 s = t + 2t^2 (SI)的规律变化。它在 2 秒末的切向加速度为 ______ m/s^2 。A. 4B. -4
一质点沿半径为 1 米的圆周运动,它通过的弧长 $ s $ 按 $ s = t + 2t^2 $(SI)的规律变化。它在 2 秒末的切向加速度为 ______ $ m/s^2 $。
A. 4
B. -4
题目解答
答案
A. 4
解析
本题考查圆周运动中切向加速度的计算,解题思路是先根据弧长随时间的变化规律求出速度表达式,再对速度求导得到切向加速度表达式,最后将时间代入切向加速度表达式求出结果。
- 求速度表达式:
已知弧长$s = t + 2t^2$,根据速度的定义$v=\frac{ds}{dt}$,对弧长$s$关于时间$t$求导:
$v=\frac{d}{dt}(t + 2t^2)$
根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,可得:
$v = 1 + 4t$ - 求切向加速度表达式:
切向加速度$a_t$的定义为$a_t=\frac{dv}{dt}$,对速度$v$关于时间$t$求导:
$a_t=\frac{d}{dt}(1 + 4t)$
根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,常数的导数为$0$,可得:
$a_t = 4$
由此可知,切向加速度是一个常数,不随时间变化。 - 求$2$秒末的切向加速度:
因为切向加速度$a_t = 4m/s^2$为常数,所以在$2$秒末的切向加速度仍为$4m/s^2$。