船由静止开始沿直线航行,它在水中航行时所受的阻力与其速度成正比.若保持牵引力恒定,则经过时间t1后,其速度和加速度分别为

问题描述:

船由静止开始沿直线航行,它在水中航行时所受的阻力与其速度成正比.若保持牵引力恒定,则经过时间t1后,其速度和加速度分别为v、a1,最终以2v的速度作匀速运动;若保持牵引力的功率恒定,则经过时间t2后,其速度和加速度分别为v、a2,最终也以2v的速度作匀速运动.下列关系正确的是(  )
A. t1=t2
B. a2=3a1
C. t1>t2
D. a2=2a1
1个回答 分类:物理 2014-12-04

问题解答:

我来补答
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BD选项均错误.
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C选项正确.
综上所述,本题的正确答案应是C.
故选:BC.
 
 
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