【1】某船在静水中航速为36km/h,船在河中逆流而上,经过一座桥时,船上的一只木箱不慎被碰落水中,经过2min,船上的人才发现,立即调转船头追赶,在距桥600m处追上木箱,则水的流速是多少m/s?
分析与解:在研究机械运动时,通常选地面或固定在地面上的物体为参照物。但参照物的选取是任意的。我们要选择合适的参照物,使问题简单化。本题参照物有两种解法,一种选地面为参照物,容易理解,但十分繁琐。一种选河水为参照物,比较简便。
解法一∶以地面为参照物。设船速为V船,水的流速为V水,船逆流而上的时间t1=2min=120s。船调转船头顺流而下的时间为t2。船逆流而上对地的速度为V船-V水,顺流而下对地的速度为V船+V水。木箱顺水而下的速度与水速相同,根据路程的等量关系:船顺流而下的路程减去船逆流而上的路程,即为木箱在这段时间通过的路程。即:
(V船+V水)t2-(V船-V水)t1
=V水(t1+t2)化简后得到V船t2=V船t1
∴t2=t1=120s
∵V水(t1+t2)=600m ∴V水=2.5m/s
解法二∶以河水为参照物,河水静止,木箱落入水中保持静止状态。船逆流和顺流时相对于河水的速度都为V船,因此,船追赶木箱的时间和自木箱落水到发觉的时间相等,即等于2min=120s,木箱落入水中漂流时间为120s+120s=240s,漂流距离为600m。故木箱漂流速度即水的流速。
【2】 相距3750m的甲、乙两车站之间有一条笔直的公路,每隔2min有一辆摩托车由甲站出发以20m/s的速度匀速开往乙站,每一辆摩托车在抵达乙站后都立即掉头以10m/s的速度匀速开回甲站。这样往返的车辆共有48辆;若在第一辆摩托车开出的同时,有一辆汽车由甲站出发匀速开始乙站,速度为15m/s,那么汽车抵达乙站前最后将与从甲站开出的第 辆摩托车迎面相遇,相遇处距乙站 m。
分析与解:摩托车从甲地到乙地所需时间为t1=S/v1=3750m/(20m/s) =187.5s
设汽车速度为v=15m/s 摩托车从乙地开往甲地的速度v2=10m/s
设汽车抵达乙站前最后与甲站开出的第n辆摩托车相遇,相遇时汽车行驶的时间为t。
由题意知,每隔2min即Δt=120s有一辆摩托车由甲站开出,则相遇时,第n辆摩托车行驶的时间为t-Δt(n-1),第n辆摩托车从到乙站后和汽车相遇所经历的时间为
t-Δt(n-1)·t1
依据题意,摩托车在t-Δt(n-l)-t1这段时间内行驶的距离与汽车在时间t内行驶的距离之和正好等于甲、乙两地之间的距离。即
vt+v2[t-Δt(n-1)-t1]=s 化简得(v+v2)t=S+v2t1+v2Δt(n-1)
(15m/s+10m/s)t=3750m+10m/s×187.5s+10m/s×120s(n-1)
整理得25m/s×t=4425m+1200m×n
汽车从甲地到乙地所需时间
故t<t0=250s
n为正整数
当n=1时可得t=225s
当n=2时可得t=273s>t0=250s
则根据上述分析,当n≥2时,都不合题意,只能取n=1,此时t=225s
汽车行驶距离为S1=vt
此时汽车离乙站距离
S2=S-S1=s-vt =3750m-15m/s×225s=375m
即汽车抵达乙站前最后将与从甲站开出的第1辆摩托车相遇,相遇处距乙站375m。
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