
为了在运动会接力赛中取得好成绩,甲、乙两位同学专门通过接力跑研究了接力时如何进行交接棒.经测试发现,两同学在跑步时的最大速度
均能达到8m/s,并能以这个速度持续跑步一段距离,接力过程中,两同学加速和减速过程可以看做匀变速运动,加速时加速度大小均为
,减速时加速度大小均为
。乙在接力区起点等待甲发出起跑指令时立即开始加速,两人相遇时完成交接棒,由乙跑完剩下的路程。
(1)若甲保持最大速度向乙跑去并在接力区前处发出起跑指令,乙立刻开始加速,则乙同学起跑后多久能接到甲的接力棒?
(2)若甲保持最大速度向乙跑去,在接力区前处发出起跑指令的同时开始减速,求乙距接力区起点多远处接到甲的接力棒;
(3)为了避免掉棒,要求两同学在交接棒时有相同速度,且速度v均不超过5m/s,甲发出起跑指令的同时开始减速,同时乙立即开始加速,要能顺利完成比赛且消耗的时间最短,甲需在距接力区起点多远处开始发出起跑指令?
【答案】(1)3s
(2)4m
(3)10.75m
【知识点】匀速物体追变速物体
【详解】(1)设甲发出指令t时间后两人相遇,由运动学公式
解得
或
(舍去)
即乙同学起跑后能接到甲的接力棒
(2)设甲发出指令时间后两人相遇,由运动学公式
解得
或
(舍去)
乙前进的距离
即乙距接力区起点处接到甲的接力棒
(3)要使接力过程消耗时间最短,接力时的速度
根据
可知,甲减速时间
乙加速时间
从甲发出指令到进行交接,甲前进的距离
乙前进的距离
即甲需在距接力区起点10.75m处开始发出起跑指令
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