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数学
题目

、 甲地在丙地正西17千米,乙地在丙地正北8千米。张从甲地、李从乙地同时出发,分别向正东和正南方向匀速行走。两人速度均为整数千米/小时,且1小时后两人的直线距离为13千米,又经过3小时后两人均经过了丙地且直线距离为5千米。已知李的速度是张的60%,则张经过丙地的时间比李:A. 早不到10分钟B. 早10分钟以上C. 晚不到10分钟D. 晚10分钟以上

、 甲地在丙地正西17千米,乙地在丙地正北8千米。张从甲地、李从乙地同时出发,分别向正东和正南方向匀速行走。两人速度均为整数千米/小时,且1小时后两人的直线距离为13千米,又经过3小时后两人均经过了丙地且直线距离为5千米。已知李的速度是张的60%,则张经过丙地的时间比李:

A. 早不到10分钟

B. 早10分钟以上

C. 晚不到10分钟

D. 晚10分钟以上

题目解答

答案

D. 晚10分钟以上

解析

考查要点:本题主要考查运动学中的相对运动问题,涉及坐标系建立、速度与时间的关系、勾股定理的应用,以及代数方程的求解能力。

解题核心思路:

  1. 建立坐标系:以丙地为原点,确定甲、乙初始位置。
  2. 设定变量:设张的速度为$v$,李的速度为$0.6v$(整数约束)。
  3. 运动方程:根据运动方向和速度,写出两人在任意时刻的坐标。
  4. 距离公式:利用1小时后距离为13千米、4小时后距离为5千米的条件,建立方程求解速度。
  5. 时间差计算:通过到达丙地的时间差判断选项。

破题关键点:

  • 速度整数约束:李的速度$0.6v$必须为整数,推导$v$为5的倍数。
  • 方程建立与求解:通过两次距离条件联立方程,确定$v=5$。
  • 时间差计算:分别计算两人到达丙地的时间,比较差值。

坐标系与初始位置

  • 丙地为原点$(0,0)$。
  • 甲地坐标$(-17,0)$,乙地坐标$(0,8)$。

速度设定

  • 张的速度为$v$(千米/小时),李的速度为$0.6v$(千米/小时)。
  • 速度需满足$0.6v$为整数,故$v$为5的倍数(如$v=5,10,15$等)。

1小时后的位置与距离

  • 张的位置:$(-17 + v, 0)$。
  • 李的位置:$(0, 8 - 0.6v)$。
  • 距离公式:
    $\sqrt{(-17 + v)^2 + (8 - 0.6v)^2} = 13$
    平方化简得:
    $1.36v^2 - 43.6v + 184 = 0$
    解得$v=5$(唯一整数解),故李的速度为$3$千米/小时。

4小时后的位置与距离

  • 张到达丙地时间:$\frac{17}{5}=3.4$小时(3小时24分钟),4小时后坐标$(3,0)$。
  • 李到达丙地时间:$\frac{8}{3} \approx 2.67$小时(2小时40分钟),4小时后坐标$(0,-4)$。
  • 距离验证:$\sqrt{3^2 + 4^2} = 5$千米,符合题意。

时间差计算

  • 张到达丙地时间:3.4小时。
  • 李到达丙地时间:2.67小时。
  • 时间差:$3.4 - 2.67 \approx 0.73$小时(约44分钟)。

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