题目内容

1.小船要渡过一条宽d=120m的河,已知小船在静水中的速度为v1=3m/s,河水水流速度为v2=4m/s,则该小船(  )
A.最短渡河时间为30s
B.以最短时间渡河时,沿水流方向的位移大小为160m
C.船可以到达正对岸
D.以最短位移渡河时,船的速度大小为5m/s

分析 将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向,根据垂直于河岸方向上的速度求出渡河的时间.通过判断合速度能否与河岸垂直,判断船能否垂直到对岸.

解答 解:AB、当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短,最短时间为t=$\frac{d}{{v}_{c}}$=$\frac{120}{3}$s=40s,
那么沿水流方向的位移大小为s=vst=4×40m=160m.故A错误,B正确;
C、静水中的速度为3m/s,小于河水流速为4m/s,根据平行四边形定则,由于静水速小于水流速,则合速度不可能垂直于河岸,即船不可能垂直到达对岸.故C错误.
D、当船的合速度等于船在静水中的速度时,渡河的位移最小,
依据矢量的合成法则,则船的速度大小为v=$\sqrt{{4}^{2}-{3}^{2}}$=$\sqrt{7}$m/s,故D错误;
故选:B.

点评 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.

练习册系列答案
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13.质谱仪是一种利用电磁场测量带电粒子质量或者分析同位素的重要工具.一台质谱仪的简化结构如图甲所示,粒子源不断产生出大量质量为m、电量为q、初速度不计的粒子“飘入”加速电场中,经电压U加速后,经小孔P沿垂直极板方向进入垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场中,旋转半周后打在荧光屏上形成亮点.不计粒子重力和粒子间的相互作用力.

(1)若单位时间内从小孔P射出的粒子个数为n,求粒子刚射出时速度大小v0以及粒子击中荧光屏时对屏的平均作用力大小(击中屏后粒子不反弹);
(2)受加速场实际结构的影响,从小孔P处射出的粒子方向会有微小角度的发散,现在只讨论在纸面内有相对极板垂线左右相等的微小角度的发散(但速度大小都为v0),光屏上会出现亮线.若粒子源产生的粒子电量均为q,但质量有m1、m2两种(m2>m1),小孔P处粒子速度方向相对极板垂线最大发散角度满足什么条件时两种粒子在屏上形成的亮线恰能重合,并求出这种情况下两种粒子形成亮线的总宽度△x.
(3)利用小孔P处射出的粒子方向微小角度发散的现象可以测定粒子的荷质比,其原理可以粗略地按以下模型讨论;若粒子源产生的是同一种粒子,将磁场的方向改为垂直极板方向(如图乙),把荧光屏从紧靠极板位置开始在磁场中逐渐向下缓慢平移,屏上出现亮斑先变大,后变小的现象,当屏与极板距离为d时,亮斑第一次收缩为一个亮点,求该粒子的荷质比.

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