题目
一只小船逆水匀速行驶,经过一座桥下时,从船-|||-上落下一木板到水中,船员半小时后才发现,立即调头追赶,在-|||-桥下游5 km处追上.设小船相对于水的划行速度始终不变,木-|||-板到水中速度立即与水速相同.水速大小不变.求:-|||-(1)小船调头后追上木板所用的时间;-|||-(2)水流速度.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查相对运动和参考系的选择,涉及匀速直线运动的追及问题。
解题核心思路:
- 相对运动分析:木板随水流速度移动,船在静水中的速度不变,需考虑船在不同水流中的实际速度。
- 关键时间点:船掉头前木板已漂流半小时,掉头后两者相对运动需计算追及时间。
- 简化模型:以水流为参考系,木板静止,船的相对运动更易分析。
破题关键点:
- 水流速度决定木板运动,总漂流时间为1小时。
- 相对速度法:船掉头后相对于木板的速度为静水速度,初始距离为船逆水行驶半小时的路程。
参考系选择与运动分析
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绝对坐标系(地面参考系):
- 木板速度:$v_1$(随水流速度)。
- 船逆水速度:$v - v_1$,顺水速度:$v + v_1$。
- 掉头前,船逆水行驶半小时,木板漂流半小时,两者距离为 $0.5v$。
- 掉头后,船顺水速度为 $v + v_1$,木板速度为 $v_1$,相对速度为 $v$,追及时间 $t = \frac{0.5v}{v} = 0.5$ 小时。
- 总时间1小时,木板漂流 $v_1 \cdot 1 = 5$ km,得 $v_1 = 5$ km/h。
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水流参考系:
- 木板静止,船逆水速度为 $v$,顺水速度也为 $v$。
- 掉头前船后退 $0.5v$,掉头后需用相同时间 $0.5$ 小时追上。
- 总时间1小时,水流速度 $v_1 = \frac{5}{1} = 5$ km/h。