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時鐘問題是基于時針、分針等在鐘面以不同的速度運動彼此不斷重合、分離、重合、……的關系而出現(xiàn)的一類試題。從運動的角度來看,時鐘問題可以視為行程問題的變形,同時因為時鐘特有的性質(zhì),在該類題目的運算中也有自己的特點。
時鐘問題的一般類型就是時針和分針重合、成一直線或直角問題,實際上相當于時針和分針的追及問題或相遇問題。也會有一些其他體型,如牽涉到弧度的問題,以及時鐘快慢的問題等。
時針和分針間的距離一般用角度即兩者的夾角來表示,如重合時距離為0,成一直線時距離為180度,成直角時距離為90度。各自的速度也用角度來表示:
時針每十二個小時繞鐘面轉(zhuǎn)一圈,每分鐘走360÷12÷60=0.5度
分針每小時繞鐘面轉(zhuǎn)一圈,每分鐘走360÷60=6度
速度差為6-5.5=5.5度/分鐘
速度和為6+5.5=6.5度/分鐘
例1:鐘表的時針與分針在4點多少分第一次重合?( )
A.22又7/11分 B.21又9/11分
C.19又8/11分 D.20又7/13分
正確答案:B
解析:4點整時,分針指向12,時針指向4,時針在前,分針在后;要兩針重合,需要分針趕上時針。
分針與時針的速度差為5.5度/分鐘,而4點時時針與分針相距120度,則分針需120÷5.5=21又9/11分鐘能追上時針,此時兩針第一次重合。
例2:從4時到5時,鐘的時針與分針可成直線的機會有多少次?
A.1次 B.2次
C.3次 D.4次
正確答案:B
解析:兩針成一直線,包括兩針重合以及成180角兩種情形。
4時整時,時針與分針成120度角;5時整時,時針與分針成150度角。從4時到5時,時針與分針的角度先從120度減到0度(兩針重合),再增加到180度(兩針反向成一直線),再減少到150度??芍?,時針與分針有2次成一直線。
例3:從時鐘指向5點整開始,到時針、分針正好第一次成直角,需要經(jīng)歷( )分鐘。
A.10 B.10又10/11
C.11 D.11又10/11
正確答案:B
解析:分針和時針的“速度”差為:5.5度/分。時鐘指向5點整時,時針、分針的夾角為150度;時針、分針正好第一次成直角時,夾角減少到90度,即分針和時針所走的角度差為150-90=60度,故所需時間為60÷5.5=10又10/11分,選B。
例4:時鐘指示2點15分,它的時針和分針所成的銳角是多少度?
A.45度 B.30度
C.25度50分 D.22度30分
正確答案:D
解析:2點整時,分針指向12,時針指向2,時針在前,分針在后,時針和分針的夾角為60度。到2點15分時,分針走了15分鐘,走了15×6=90度,時針走了15×0.5=7.5度,故此時他們所夾的銳角為90-60-7.5=22.5度。
例5:從上午十一點三十八分到當天下午一點二十三分,時鐘的時針旋轉(zhuǎn)的角度與分針旋轉(zhuǎn)的角度之差為 弧度。
A.10.08 B.7.19
C.12.21 D. 9.42
正確答案:A
解析:弧長等于圓半徑長的弧所對的圓心角為1弧度,周角為2π弧度,平角(即180°角)為π弧度。
從上午十一點三十八分到當天下午一點二十三分一共是過了105分鐘,時針、分針的速度差為6-5.5=5.5度/分鐘,則總的角度差為105×5.5=577.5度,換算成弧度,為577.5÷360×2π=10.08,所以選擇A。(π取3.14)
例6:小李開了一個多小時會議,會議開始時看了手表,會議結束又看了手表,發(fā)現(xiàn)時針與分針恰好互換了位置,問這個會議大約開了1小時多少分?
A. 51 B. 47
C. 45 D. 43
正確答案:A
解析:經(jīng)過一個多小時,時針與分針互換位置,那么會議開始時分針一定在時針之前。則經(jīng)過一個多小時之后,時針走過一個小角度到達分針的位置,分針走過2圈差一點的角度,到達時針的位置,此時分針與時針在相同的時間內(nèi)總共走過2圈的角度,相當于一個相遇問題。
時針、分針的速度和為6+5.5=6.5度/分鐘,故時針和分針用了720÷(0.5+6)≈111分鐘=1小時51分走過2圈的路程。
例7:1898年4月1日,星期五,三只新時鐘被調(diào)到相同的時間:中午12點。第二天中午,發(fā)現(xiàn)A鐘的時間完全準確,B鐘正好快了1分鐘,C鐘正好慢了1分鐘?,F(xiàn)在假設三個鐘都沒有被調(diào),它們保持著各自的速度繼續(xù)走而且沒有停。那么到 ,三只時鐘的時針分針會再次都指向12點。
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