小船渡河问题练习题

发布时间:2018-06-27 13:27:53   来源:文档文库   
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1)船的实际运动是:水流的运动和船相对静水的运动的合运动。

2)三种速度:v1(船在静水中的速度)、v2(水流速)、v(船的实际速度)。

3)三种情景:

①过河时间最短:船头正对河岸时,渡河时间最短,d为河宽)。

②过河路径最短(时):合速度垂直于河岸,航程最短,

③过河路径最短(时):合速度不可能垂直于河岸,无法垂直渡河。确定方法如下:如图所示,以v2矢量末端为圆心,以v1矢量的大小为半径画弧,从v2矢量的始端向圆弧作切线,则合速度沿此切线方向航程最短。

由图可知:,最短航程:

 

问题3小船渡河的最值问题:

一小船渡河,河宽d=180m,水流速度

1)若船在静水中的速度为,求:

①欲使船在最短的时间内渡河,船头应朝什么方向?用多长时间?位移是多少?

②欲使船渡河的航程最短,船头应朝什么方向?用多长时间?位移是多少?

2)若船在静水中的速度,要使船渡河的航程最短,船头应朝什么方向?用多长时间?位移是多少?

解析:将船实际的速度(合速度)分解为垂直河岸方向和平行河岸方向的两个分速度,垂直分速度影响渡河的时间,而平行分速度只影响平行河岸方向的位移。

1)若

①欲使船在最短时间内渡河,船头应朝垂直河岸方向。

当船头垂直河岸时,如图所示,合速度为倾斜方向,垂直分速度为

②欲使船渡河航程最短,应垂直河岸渡河,船头应朝上游与河岸成某一角度α。

垂直河岸过河这就要求,所以船头应向上游偏转一定角度,如图所示,有

所以当船头向上游偏30°时航程最短。

s=d=180m.

2)若

与(1)中②不同,因为船速小于水速,所以船一定向下游漂移,设合速度方向与河岸下游方向夹角为α,则航程,欲使航程最短,需α最大,如图所示,由出发点A作出v1矢量,以v1矢量末端为圆心,v2大小为半径作圆,A点与圆周上某点的连线即为合速度方向,欲使v与水平方向夹角最大,应使v与圆相切,即

,得α=37°。

所以船头应向上游偏37°。

 

变式4

一艘小艇从河岸A处出发渡河,小艇保持与河岸垂直方向行驶,经过10min到达正对岸下游120mC处,如图所示,如果小艇保持原来的速度逆水斜向上游与河岸成α角方向行驶,则经过12.5min恰好到达正对岸的B处,求:河的宽度。

解析:设河宽为d,河水流速为,船速为,船两次运动速度合成如图所示。

依题意有:

由②可得

由①得,故

河宽

 

变式5

船在静水中的航速为v1,水流的速度为v2。为使船行驶到河正对岸的码头,则v1相对v2的方向应为(

答案:C

 

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/8284930ba45177232e60a217.html

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