题目内容

12.在河面上方h=20m的岸上,有人用绕过滑轮(可视为质点)的细长绳拴住一条小船,绳与水平面的夹角为30°,接着人以恒定的速率v=3m/s拉绳,使小船靠岸,那么(  )
A.5 s时绳与水面的夹角为60°B.5 s后小船前进了15 m
C.5 s时小船的速率为4 m/sD.5 s时小船到岸边的距离为15 m

分析 由几何关系可求得开始及5s后绳子在河面上的长度,则由几何关系可求得船离河岸的距离,即可求得小船前进的距离;由速度的合成与分解可求得小船的速率.

解答 解:A、设开始时小船距岸边为L,则L=$\frac{h}{tan30°}$=$\frac{20}{{\frac{{\sqrt{3}}}{3}}}$m=20$\sqrt{3}$m,5 s后绳端沿绳的位移为x=vt=3×5 m=15 m,
设5 s后小船前进了x′,绳与水平面的夹角为θ,由几何关系得$sinθ=\frac{h}{2h-x}=\frac{20}{2×20-15}=0.8$,解得θ=53°,选项A错误;
B、由tanθ=$\frac{h}{L-x′}$,解得x′=19.64 m,选项B错误;
C、由vcosθ=v可得此时小船的速率为v=5 m/s,选项C错误;
D、5 s时小船到岸边的距离为$\frac{h}{tan53°}$=15 m,选项D正确.
故选:D.

点评 运动的合成与分一定要注意灵活把握好几何关系,明确题目中对应的位移关系及速度关系;画出运动的合成与分解图象非常关键.

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