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【一只船在水中航行时所受阻力与其速度成正比.现此船由静止开始沿直线航行,若保持牵引力恒定,经过时间t1后,速度为v,加速度为a1,最终以速度2v匀速运动;若保持牵引力的功率恒定,】
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更新时间:2024-04-28 02:17:15
问题描述:

一只船在水中航行时所受阻力与其速度成正比.现此船由静止开始沿直线航行,若保持牵引力恒定,经过时间t1后,速度为v,加速度为a1,最终以速度2v匀速运动;若保持牵引力的功率恒定,经过时间t2后,速度为v,加速度为a2,最终也以2v的速度匀速运动,则有()

A.t1=t2

B.a2=2a1

C.t1<t2

D.a2=3a1

丁琳琳回答:
  1、先讨论B和D选项的加速大小:   以恒定的牵引力启动经过时间t1时满足方程:   F-kv=ma1----①   以2v的速度作匀速运动时满足方程:   F-k2v=0----②   由①②两式可得   kv=ma1----③   船以恒定的功率启动经过时间t2时,设牵引力为F′,则   F′-kv=ma2----④   设恒定功率为P,则   P=F′v----⑤   由于功率一定,两次最终也以2v的速度作匀速运动,匀速运动时满足方程:   P=F2v----⑥   由⑤⑥两式得:   F′=2F代入④得   2F-kv=ma2----⑦   将②代入上式得   3kv=ma2----⑧   由③⑧两式相比可得:   a2=3a1   故B错误D正确.   2、再讨论A和C选项的时间大小:   关于时间的比较用v-t图象加以分析比较方便.画出两船的v-t图象,图线的斜率等于其加速度,注意利用速度均为v时,a2=3a1;速度为2v时,均匀速运动,故得图线如图所示,图中甲表示以恒定牵引力启动,乙表示以恒定功率启动.   由图可知,开始阶段,乙的加速度是甲的3倍,乙的速度增加比甲快,乙的位移大于甲,速度达到v时,从图中很直观看出t1>t2,故AC错误.   综上所述,本题的正确答案应是D.   故选:D.
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