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CalcGospel 國際數學圖譜
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CIE 9709 2025 June Paper 43 Q3

A Level / CIE / M1

CIE 9709 2025 June Paper 43 Paper · Question 3

题目

Problem

The diagram shows a velocity-time graph which models the motion of a particle. The graph consists of 33 straight line segments. The velocity of the particle at time t st\,\mathrm{s} after passing a fixed point OO is v m s−1v\,\mathrm{m\,s^{-1}}. The particle leaves OO with a velocity of 5 m s−15\,\mathrm{m\,s^{-1}} and accelerates at 0.75 m s−20.75\,\mathrm{m\,s^{-2}} for 20 s20\,\mathrm{s}. The particle then decelerates for the next 30 s30\,\mathrm{s}. At t=40t=40, the velocity of the particle is zero. After t=40t=40, the particle starts to travel back to OO, coming to rest at OO at time T sT\,\mathrm{s}.

(a) Find the value of TT.

(5)

(b) Find the acceleration of the particle from t=50t=50 to t=Tt=T.

(2)
题目中文翻译

图中显示一个描述质点运动的速度—时间图像。图像由 33 条直线段组成。质点经过固定点 OO 后 t st\,\mathrm{s} 时的速度为 v m s−1v\,\mathrm{m\,s^{-1}}。质点以 5 m s−15\,\mathrm{m\,s^{-1}} 的速度离开 OO,并以 0.75 m s−20.75\,\mathrm{m\,s^{-2}} 的加速度加速 20 s20\,\mathrm{s}。随后质点在接下来的 30 s30\,\mathrm{s} 内减速。在 t=40t=40 时,质点的速度为零。在 t=40t=40 之后,质点开始返回 OO,并在 T sT\,\mathrm{s} 时于 OO 停下。

(a) 求 TT 的值。

(5)

(b) 求质点从 t=50t=50 至 t=Tt=T 的加速度。

(2)
原卷通用作答要求

Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.

You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.

Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.

请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。

Where a numerical value for the acceleration due to gravity (gg) is needed, use 10 m s−210\,\mathrm{m\,s^{-2}}.

需要使用重力加速度 gg 的数值时,取 10 m s−210\,\mathrm{m\,s^{-2}}。

解答

(a)

解法一

思路

展开

先求20秒速度20,再由第二段斜率得50秒速度−10。返回O时正负面积抵消。

答题过程

展开

At t=20t=20,

v=5+0.75(20)=20 m s−1.v=5+0.75(20)=20\text{ m s}^{-1}.

The gradient from t=20t=20 to t=40t=40 is (0−20)/20=−1 m s−2(0-20)/20=-1\,\mathrm{m\,s^{-2}}, so at t=50t=50 the velocity is −10 m s−1-10\,\mathrm{m\,s^{-1}}.

The displacement from t=0t=0 to t=40t=40 is

s40=5+202(20)+12(20)(20)=450 m.s_{40}=\frac{5+20}{2}(20)+\frac12(20)(20)=450\text{ m}.

From t=40t=40 to t=Tt=T, the area below the axis is a triangle of height 10. Returning to OO requires equal positive and negative areas:

12(T−40)(10)= 450,T−40= 90,T= 130.\begin{align*} \frac12(T-40)(10)=&\,450,\\[4mm] T-40=&\,90,\\[4mm] T=&\,\boxed{130}. \end{align*}

(b)

解法一

思路

展开

最后一段速度从−10增至0,加速度为正斜率。

答题过程

展开 a=0−(−10)130−50=0.125 m s−2.a=\frac{0-(-10)}{130-50} =\boxed{0.125\text{ m s}^{-2}}.