高一物理游轮问题及答案有:
1. 船在400米宽的河中横渡,河水流速是3m/s,船在静水中的航速是5m/s,试求:
(1)如果小船在30s内渡过河,船的航向如何?船能否到达正对岸?
(2)船至少需要多少时间渡过宽为400m的河?此时船的航向如何?
【分析】
(1)船航行时速度分解为垂直于河岸的分速度和沿河岸的分速度,渡河时间与垂直于河岸的分速度有关,与沿河岸的分速度无关.
(2)当静水速的方向与河岸垂直时,渡河时间最短.
【解答】
(1)船航行的速度为$v_{1} = 5m/s$,河水流速为$v_{2} = 3m/s$,因为$v_{1} > v_{2}$,所以船将向下游偏转;因为船在静水中的速度大于水流速度,由平行四边形法则可知,合速度可以垂直河岸;当静水速的方向与河岸垂直时,渡河时间最短;最短时间为$t = \frac{d}{v_{c}} = \frac{400}{5}s = 80s$;
(2)当船的合速度方向与河岸垂直时,渡河位移最短;设此时合速度的方向与河岸的夹角为$\theta $,则$\cos\theta = \frac{v_{c}}{v_{s}} = \frac{5}{3}$;所以$\theta = 53^{\circ}$;此时渡河的时间为$t^{\prime} = \frac{d}{v_{s}} = \frac{400}{5}s = 80s$.
答案为:(1)船将向下游偏转;不能到达正对岸;(2)船至少需要$80s$渡过宽为$400m$的河;此时船的航向与上游夹角为$53^{\circ}$.
【备注】本题考查了小船过河问题.小船过河问题属于运动的合成问题,要明确分运动的等时性、独立性,运用分解的思想,看过河时间只分析垂直河岸的速度,分析过河位移时,要分析合速度.
答案:(1)船头偏向上游与河岸成$53^{\circ}$;(2)$80s$;船头偏向上游与河岸成$53^{\circ}$.
【分析】
本题考查了小船过河问题.小船过河问题属于运动的合成问题,要明确分运动的等时性、独立性,运用分解的思想,看过河时间只分析垂直河岸的速度,分析过河位移时,要分析合速度.
2. 一艘小船在静水中的速度为3m/s,它在水流速度为2m/s的河流中划行要使它渡河时划行距离最短,最短时间是多少?最短位移是多少?
【解答】
设小船在静水中的速度为$v_{1}$,它在水流速度为$v_{2}$的河流中划行要使它渡河时划行距离最短,则小船的合速度方向垂直于河岸方向;设此时合速度的方向与河岸的夹角为$\theta $;则有:$\cos\theta = \frac{v_{1}}{v_{1} + v_{2}}$;解得:$\theta = 53^{\circ}$;设渡河的最短时间为$t$;则有:$t = \frac{d}{v_{1}}$;解得:$t = \frac{6\sqrt{6}}{7}s$;此时沿水流方向的位移为:$x = v_{2}t = 2 \times \frac{6\sqrt{6}}{7}m = \frac{6\sqrt{6}}{7}m$;所以最短时间为$\frac{6\sqrt{6}}{7}s$;最短位移是$\frac{6\sqrt{6}}{7}m$.
答:最短时间为$\frac{6\sqrt{6}}{7}s$;最短位移是$\frac{6\sqrt{6}}{7}m$.
【分析】
当静水速的方向与河岸垂直时,渡河时间最短;
题目:一艘游轮在湖面上以恒定的速度向对岸开去,游轮的速度为10海里/小时,游轮在离对岸5海里处遇到急转弯命令,船长要求船向转弯处行驶时,船上的人不能有任何不适感。假设游轮转弯时的最大加速度不超过5m/s^2,以最大加速度转弯时,游轮应该以多大的加速度转弯?
答案:
解:设游轮转弯时的最大加速度为a,转弯时的速度为v,船长要求船向转弯处行驶时,船上的人不能有任何不适感,则船在转弯处行驶的时间为t=5s
由运动学公式可得:
v=at
v^2=2ax
又因为v=10m/s
联立以上各式可得:a=2m/s^2
答:游轮应该以2m/s^2的加速度转弯。
希望这个例子能帮助你理解高一物理游轮问题。