一质点沿直线运动,其速度随时间变化的关系图象恰好是与坐标轴相

一质点沿直线运动,其速度随时间变化的关系图象恰好是与坐标轴相切的1/4圆弧,如图2所示.则质点在这20s内的位移s为多少?质点在10s的加速度a为多少?
          

答案


见解析
【试题分析】

 物体在20s内的位移是速度图线与两坐标轴围成的图形面积,但在数值计算时,应注意图中弧的半径R在表示速度和表示时间方面所代表的数值不一样,若仅从图形考虑,则s=R2-1/4πR2
考虑到物理意义,则s=8×20-1/4π×20×8=34.4(m)
如图3所示,过10s对应的圆弧上的B点作切线EF,设圆弧的半径为R,由图形方面考虑,易得
sinθ=BC/O′B=/R=1/2,解得θ=30°由图中几何关系可知,△EOF~△O′CB,故
tanθ=BC/O′C=OF/OE
因速度图象的斜率表示加速度的大小,则

由加速度的概念知:BC应表示的是速度,O′C表示的是时间.在△O′BC中,BC=O′Bsinθ,因BC表示的是速度,故O′B=O′D=AO=8(m/s),BC=8・sin30°=4(m/s).
在△O′BC中,O′C=O′Bcosθ,因O′C表示的是时间,故         O′B=O′A=DO=20(s)
O′C=20・cos30°=10(s)
所以加速度a=(m/s2


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