钓鱼时甩杆后鱼饵飞出的过程可想象成这样的情景,开始时鱼线水平向左伸展并以初始速率v
0向右运动(如图a所示),当鱼线端的鱼饵水平向前运动时,鱼线会弯折成水平的上下两段(如图b所示),上段鱼线随鱼饵仍向前运动,而下段鱼线则静止,下段鱼线的长度增加时上段鱼线的长度减小(如图c所示),直到鱼线水平向右完全伸开(如图d所示).若不考虑空气阻力等其它因素,则在上述过程中图a中鱼线的动能将逐渐集中于鱼饵和长度不断减小的上段鱼线,已知初始速率v
0=6.0m/s,鱼线长L=20m,鱼饵的质量m=0.8g,假定鱼线的质量分布均匀,其线密度(单位长度的质量)ρ=1.3g/m.关于上述鱼饵飞出的过程,
(1)求出鱼饵能达到的最大速率.
(2)采用已给出的x轴(原点在图a中的鱼饵处),写出鱼饵的速率随x变化的函数式,并说明x的取值范围.
