Question

如圖所示，參加某電視臺娛樂節(jié)目的選手從較高的平臺上以水平速度躍出后，落在水平傳送帶上．已知平臺與傳送帶的高度差H=1.8m，水池寬度s=1.2m，傳送帶AB間的距離L=20m．由于傳送帶足夠粗糙，假設(shè)選手落到傳送帶上后瞬間相對傳送帶靜止，經(jīng)過△t=1.0s反應(yīng)時間后，立刻以a=2m/s²恒定向右的加速度跑至傳送帶最右端．
（1）若傳送帶靜止，選手以v=3m/s的水平速度從平臺躍出，求選手從開始躍出到跑至傳送帶右端所經(jīng)歷的時間．
（2）若傳送帶以v=1m/s的恒定速度向左運動，選手要能到達傳送帶右端，則他從高臺上躍出的水平速度v₁至少為多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）從開始躍出到跑至傳送帶右端經(jīng)歷的時間經(jīng)歷兩個過程：平拋運動和勻加速直線運動．平拋運動的時間可以通過豎直方向去求，因為平拋運動在豎直方向上做自由落體運動，在水平方向上做勻速直線運動，求出水平位移，然后再求出勻加速運動的位移以及時間．
（2）選手平拋運動到傳送帶上后，在反應(yīng)時間內(nèi)跟傳送帶一起向左做勻速，然后以2m/s²的加速度向左做勻減速直線運動到0，如果在這段時間內(nèi)未掉入水中，則不會落入水中，以后向右做初速度為0的勻加速直線運動．
解答：解：（1）選手離開平臺后做平拋運動，在豎直方向上有：
H=gt，得t₁==0.6 s
在水平方向上有：s₁=vt₁=1.8 m
選手在傳送帶上做勻加速運動的位移s₂=L-（s₁-s）=at，得t₂=4.4 s
則選手運動的總時間t=t₁+t₂+△t=6.0 s．
（2）設(shè)水平躍出的速度為v₁，落到傳送帶上1.0 s反應(yīng)時間內(nèi)向左發(fā)生的位移大小為：
s₃=v△t=1 m
然后向左減速至速度為零又向左發(fā)生位移s₄==0.25 m
不從傳送帶上掉下，平拋水平位移s≥s+s₃+s₄=2.45 m
則v₁≥=4.08 m/s
所以選手從高臺上躍出的水平速度最小為4.08 m/s．
答：（1）若傳送帶靜止，選手以v=3m/s的水平速度從平臺躍出，選手從開始躍出到跑至傳送帶右端所經(jīng)歷的時間為6.0 s．
（2）若傳送帶以v=1m/s的恒定速度向左運動，選手要能到達傳送帶右端，則他從高臺上躍出的水平速度v₁至少為4.08 m/s．
點評：解決本題的關(guān)鍵分析出選手的運動情況，然后根據(jù)平拋運動和運動學(xué)公式求解．