2019高考物理考點解題思路大揭秘三渡河模型

2022-09-07 10:42:02 字數 1458 閱讀 4738

1. 如圖5.11所示,人用繩子通過定滑輪以不變的速度拉水平面上的物體a,當繩與水平方向成θ角時,求物體a的速度。

圖5.11

解:本題的關鍵是正確地確定物體a的兩個分運動。物體a的運動(即繩的末端的運動)可看作兩個分運動的合成:

一是沿繩的方向被牽引,繩長縮短。繩長縮短的速度即等於;二是隨著繩以定滑輪為圓心的擺動,它不改變繩長,只改變角度θ的值。這樣就可以將按圖示方向進行分解。

所以及實際上就是的兩個分速度,如圖所示,由此可得。

2. 如圖5.12所示,某人通過一根跨過定滑輪的輕繩提公升乙個質量為m的重物,開始時人在滑輪的正下方,繩下端a點離滑輪的距離為h。人由靜止拉著繩向右移動,當繩下端到b點位置時,人的速度為v,繩與水平面夾角為θ。

問在這個過程中,人對重物做了多少功?

解析:人移動時對繩的拉力不是恒力,重物不是做勻速運動也不是做勻變速運動,故無法用求對重物做的功,需從動能定理的角度來分析求解。

當繩下端由a點移到b點時,重物上公升的高度為:

重力做功的數值為:

當繩在b點實際水平速度為v時,v可以分解為沿繩斜向下的分速度和繞定滑輪逆時針轉動的分速度,其中沿繩斜向下的分速度和重物上公升速度的大小是一致的,從圖中可看出:

以重物為研究物件,根據動能定理得:

3. 一條寬度為l的河,水流速度為,已知船在靜水中速度為,那麼:

(1)怎樣渡河時間最短?

(2)若,怎樣渡河位移最小?

(3)若,怎樣渡河船漂下的距離最短?

解析:(1)小船過河問題,可以把小船的渡河運動分解為它同時參與的兩個運動,一是小船運動,一是水流的運動,船的實際運動為合運動。如圖4所示。

設船頭斜向上游與河岸成任意角θ。這時船速在垂直於河岸方向的速度分量為,渡河所需要的時間為,可以看出:l、v船一定時,t隨sinθ增大而減小;當時,(最大)。

所以,船頭與河岸垂直。

圖4(2)如圖5所示,渡河的最小位移即河的寬度。為了使渡河位移等於l,必須使船的合速度v的方向與河岸垂直,即使沿河岸方向的速度分量等於0。這時船頭應指向河的上游,並與河岸成一定的角度θ,所以有,即。

圖5因為,所以只有在時,船才有可能垂直河岸渡河。

(3)若,則不論船的航向如何,總是被水衝向下游,怎樣才能使漂下的距離最短呢?

如圖6所示,設船頭v船與河岸成θ角。合速度v與河岸成α角。可以看出:

α角越大,船漂下的距離x越短,那麼,在什麼條件下α角最大呢?以v水的矢尖為圓心,v船為半徑畫圓,當v與圓相切時,α角最大,根據

圖6船頭與河岸的夾角應為,船沿河漂下的最短距離為:

此時渡河的最短位移:

4. 小河寬為d,河水中各點水流速度大小與各點到較近河岸邊的距離成正比,,x是各點到近岸的距離,小船船頭垂直河岸渡河,小船划水速度為,則下列說法中正確的是( )

a. 小船渡河的軌跡為曲線

b. 小船到達離河岸處,船渡河的速度為

c. 小船渡河時的軌跡為直線

d. 小船到達離河岸處,船的渡河速度為

答案:a

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