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1、简答题 一条宽度为L的河,水流速度为
,已知船在静水中速度为
,那么:
(1)怎样渡河时间最短?
(2)若
,怎样渡河位移最小?
(3)若
,怎样渡河船漂下的距离最短?
参考答案:(1)船头与河岸垂直,
(2)船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度θ,
(3)船头与河岸的夹角应为
本题解析::(1)小船过河问题,可以把小船的渡河运动分解为它同时参与的两个运动,一是小船运动,一是水流的运动,船的实际运动为合运动。如图4所示。设船头斜向上游与河岸成任意角θ。这时船速在垂直于河岸方向的速度分量为
,渡河所需要的时间为
,可以看出:L、v船一定时,t随sinθ增大而减小;当
时,
(最大)。所以,船头与河岸垂直
。
?
图4
(2)如图5所示,渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于L,必须使船的合速度v的方向与河岸垂直,即使沿河岸方向的速度分量等于0。这时船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度θ,所以有
,即
。
?
图5
因为
,所以只有在
时,船才有可能垂直河岸渡河。
(3)若
,则不论船的航向如何,总是被水冲向下游,怎样才能使漂下的距离最短呢?
如图6所示,设船头v船与河岸成θ角。合速度v与河岸成α角。可以看出:α角越大,船漂下的距离x越短,那么,在什么条件下α角最大呢?以v水的矢尖为圆心,v船为半径画圆,当v与圆相切时,α角最大,根据
?
图6
船头与河岸的夹角应为
,船沿河漂下的最短距离为:

此时渡河的最短位移:
本题难度:简单
2、计算题 (2010年高考课标全国卷)短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100 m和200 m短跑项目的新世界纪录,他的成绩分别是9.69 s和19.30 s.假定他在100 m比赛时从发令到起跑的反应时间是0.15 s,起跑后做匀加速运动,达到最大速率后做匀速运动.200 m比赛时,反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与100 m比赛时相同,但由于弯道和体力等因素的影响,以后的平均速率只有跑100 m时最大速率的96%.求:
(1)加速所用时间和达到的最大速率;
(2)起跑后做匀加速运动的加速度.(结果保留两位小数)
参考答案:(1)1.29 s 11.24 m/s (2)8.71 m/s2
本题解析:(1)设加速所用时间为t(以s为单位),匀速运动的速度为v(以m/s为单位),则有
vt+(9.69-0.15-t)v=100
vt+(19.30-0.15-t)×0.96v=200
由以上两式得t=1.29 s,v=11.24 m/s.
(2)设加速度大小为a,则
a=
=8.71 m/s2.
本题难度:一般
3、简答题 在平直公路上以12m/s的速度行驶的汽车,因故以4m/s2的加速度紧急刹车,求汽车刹车后4s内的位移.
参考答案:汽车刹车做匀减速直线运动,已知v0=12m/s,a=-4m/s2,t=4s?
设经时间t汽车速度减为零,由v=v0+at,得
? t=v-v0a=3s,即t=3s时,汽车速度刚好减为零,
则汽车刹车后4s内的位移为s=v0t+12at2=12×3-12×4×32=18m
答:汽车刹车后4s内的位移是18m.
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 一质量m=1kg的物体放在光滑的水平面上,初速度为零.先对物体施加一向东大小F=1N的恒力,历时1s;?随即把此力改为向西,大小不变,历时1s;接着又把此力改为向东,大小不变,历时1s;如此反复只改变力的方向,共历时100s,求在这100s内物体的位移?
参考答案:第一秒:a1=Fm=1m/s2
? v1=a1t=1m/s
? x1=12a1t2=0.5m
?第二秒:a2=-Fm=-1m/s2
? v2=v1+a2t=0m/s
? x2=v1t+12a2t2=0.5m
可知在前2s内物体一直向东运动,2s末速度为0.以后重复这样的运动,则一个周期为2s,100s共50个周期,所以100s内向东运行的位移x=50(x1+x2)=50m.
故100s内的位移为50m.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 作匀减速直线运动的物体在第1秒末的瞬时速度为?3m/s,则在第1秒内的位移是( )
A.等于3m
B.大于3m
C.小于3m
D.不能确定
参考答案:B
本题解析:
本题难度:简单