Question

【題目】如圖所示，遙控賽車比賽中的一個(gè)項(xiàng)目是“飛躍壕溝”，比賽要求：賽車從起點(diǎn)出發(fā)，沿水平軌道運(yùn)動(dòng)，通過遙控通電控制加速時(shí)間，使賽車可以在B點(diǎn)以不同的速度“飛躍壕溝”，落在平臺(tái)EF段后豎直分速度將減為零，水平分速度保持不變。已知賽車的額定功率P=10.0W，賽車的質(zhì)量m=1.0kg，在水平直軌道AB和EF上受到的阻力均為，AB段長(zhǎng)，EF段長(zhǎng)，B、E兩點(diǎn)的高度差h=1.25m，B、E兩點(diǎn)的水平距離x=1.5m。賽車車長(zhǎng)不計(jì)，空氣阻力不計(jì)，重力加速度。

（1）為保證賽車能停在平臺(tái)EF上，求賽車在B點(diǎn)飛出的速度大小的范圍。

（2）若在比賽中賽車通過A點(diǎn)時(shí)速度，且已經(jīng)達(dá)到額定功率，要使賽車完成比賽，求賽車在AB段的遙控通電時(shí)間范圍。

Answer 1

【答案】（1）3.0～4.0m/s （2）2.4 s ～2.75s

【解析】

試題分析：（1）賽車通過B點(diǎn)在空中做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)賽車能越過壕溝的最小速度為，在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，則有，且

解得

為保證賽車不從F端掉落，則賽車落到EF平臺(tái)后做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)F點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，由，解得

設(shè)賽車從B點(diǎn)飛出的最大速度為，在平臺(tái)上勻減速運(yùn)動(dòng)的位移為，則有，

，聯(lián)立可得

故速度大小的范圍為3.0～4.0m/s

（2）設(shè)賽車從B點(diǎn)飛出的速度為v，且賽車通電時(shí)間為，則賽車從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有，解得

將賽車安全完成比賽從B點(diǎn)飛出的最大速度和最小速度以及其他數(shù)據(jù)代入可得

故賽車在AB段的安全通電時(shí)間范圍為2.4 s ～2.75s