船在400米宽的河中横渡,河水流速是2m/s,船在静水中的航速是4m/s,试求:(1)要使船到达对岸的时间最短,船头应指向何处?最短时间是多少?航程是多少?(2)要使船航程最短,船头

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 力的合成/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

船在400米宽的河中横渡,河水流速是2m/s,船在静水中的航速是4m/s,
试求:(1)要使船到达对岸的时间最短,船头应指向何处?最短时间是多少?航程是多少?
(2)要使船航程最短,船头应指向何处?最短航程为多少?渡河时间又是多少?

◎ 答案

(1)当船头垂直指向对岸时,渡河时间最短.
tmin=
d
v
=
400
4
s=100s

此时沿河岸方向的位移x=vt=2×100m=200m.
航程s=

d2+x2
=200

5
m

答:要使船到达对岸的时间最短,船头应垂直指向河岸,渡河时间为100s,航程为200

5
m.
(2)当合速度的方向与河岸垂直时,渡河位移最短.
设船头与上游河岸方向的夹角为θ,则cosθ=
v
v
=
1
2
,所以θ=60°
渡河的位移x=d=400m.
v=

v2-v2
=2

3
m/s

渡河时间t=
d
v
=
400
2

3
s=
200
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