题目
如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动。设该人以匀速率v_0收绳,绳不伸长、湖水静止,则小船的运动是 ( )----- -----------|||----------- ---------+-|||-------------------------- ----- ---------|||-0,lA. 匀加速运动B. 匀减速运动 C. 变加速运动 D. 变减速运动 E. 匀速直线运动
如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动。设该人以匀速率$$v_0$$收绳,绳不伸长、湖水静止,则小船的运动是 ( )

A. 匀加速运动
B. 匀减速运动
C. 变加速运动
D. 变减速运动
E. 匀速直线运动
题目解答
答案
C
解析
考查要点:本题主要考查运动的合成与分解,以及变加速运动的判断。
解题核心思路:通过分析绳子收缩速度与船的水平速度的关系,建立速度表达式,进一步求导分析加速度是否恒定。
破题关键点:
- 速度分解:绳子的收缩速度是沿绳子方向的分量,需分解为船的水平速度。
- 数学推导:通过几何关系和微分,推导船的瞬时速度和加速度表达式,判断加速度是否恒定。
设定滑轮离水面高度为$h$,船到岸的水平距离为$x$,绳子长度为$L = \sqrt{x^2 + h^2}$。
速度关系:
- 绳子收缩速度$v_0$是沿绳子方向的分量,船的水平速度$v_x$满足:
$v_0 = v_x \cos\theta$
其中$\cos\theta = \frac{x}{L}$,代入得:
$v_x = v_0 \frac{L}{x} = v_0 \frac{\sqrt{x^2 + h^2}}{x}.$
加速度分析:
对$v_x$关于时间求导,结合$x$随时间变化的关系:
$a = \frac{dv_x}{dt} = \frac{dv_x}{dx} \cdot \frac{dx}{dt}.$
计算得:
$a = \frac{v_0^2 h^2}{x^3}.$
结论:加速度$a$与$x^3$成反比,随$x$减小而增大,因此船的加速度不断变化,属于变加速运动。