题目
单选题:今有长为AB=2a、重为Q的船。船上有重为P的人。设人最初在船上A处,后来沿甲板向右行走,如不计水对船的阻力,求当人走到船上B处时,船向左移动的距离ι为()。y↑-|||-11.8-|||-A B B-|||-b 2a-|||-oA.y↑-|||-11.8-|||-A B B-|||-b 2a-|||-oB.y↑-|||-11.8-|||-A B B-|||-b 2a-|||-oC.y↑-|||-11.8-|||-A B B-|||-b 2a-|||-oD.y↑-|||-11.8-|||-A B B-|||-b 2a-|||-o
单选题:今有长为AB=2a、重为Q的船。船上有重为P的人。设人最初在船上A处,后来沿甲板向右行走,如不计水对船的阻力,求当人走到船上B处时,船向左移动的距离ι为()。

- A.

- B.

- C.

- D.

题目解答
答案
A. $l=2a\dfrac {P}{P+Q}$
解析
本题考查质心守恒的应用。在水平方向无外力作用时,系统(船+人)的质心位置保持不变。关键在于建立初始和最终质心的表达式,通过等式求解船移动的距离。
步骤1:设定初始质心位置
- 初始时,船的质心位于原点$O$,船长$2a$,左端$A$坐标为$-a$,右端$B$坐标为$+a$。
- 人位于$A$点,坐标为$-a$,船的质心坐标为$0$。
- 系统初始质心为:
$x_{\text{初}} = \frac{(-a)P + 0 \cdot Q}{P+Q} = -\frac{aP}{P+Q}$
步骤2:设定最终质心位置
- 船向左移动距离$l$,船的质心坐标变为$-l$,右端$B$的新坐标为$-l + a$。
- 人移动到船的右端$B$,坐标为$-l + a$。
- 系统最终质心为:
$x_{\text{末}} = \frac{(-l + a)P + (-l)Q}{P+Q}$
步骤3:质心守恒方程
根据质心不变,有:
$-\frac{aP}{P+Q} = \frac{(-l + a)P - lQ}{P+Q}$
步骤4:解方程求$l$
两边同乘$(P+Q)$并整理:
$-aP = -lP + aP - lQ \\
-aP - aP = -l(P + Q) \\
-2aP = -l(P + Q) \\
l = \frac{2aP}{P + Q}$