题目内容
【题目】图a为自动感应门,门框上沿中央安装有传感器,当人或物体与传感器的水平距离小于或等于某个设定值(可称为水平感应距离)时,中间两扇门分别向左右平移,当人或物体与传
感器的距离大于设定值时,门将自动关闭。图b为感应门的俯视图,A为传感器位置,虚线圆是传感器的感应范围,已知每扇门的宽度为d,最大移动速度为,若门开启时先匀加速运动而后立即以大小相等的加速度匀减速运动,每扇门完全开启时的速度刚好为零,移动的最大距离为d,不计门及门框的厚度。
(1)求门开启时做加速和减速运动的加速度大小;
(2)若人以的速度沿图中虚线S走向感应门,要求人到达门框时左右门同时各自移动的距离,那么设定的传感器水平感应距离应为多少?
(3)若以(2)的感应距离设计感应门,欲搬运宽为的物体(厚度不计),并使物体中间沿虚线s垂直地匀速通过该门(如图c),物体的移动速度不能超过多少?
【答案】(1) (2)l=d (3)
【解析】试题分析:(1)作出每扇门开启过程中的速度图象,根据图象求出加速度;(2)人只要在门打开的时间内到达门框处即可安全通过,由此求出设定的传感器水平感应距离;(3)为满足宽为的物体通过门,根据题意分析门所做的运动,根据运动公式求解。
(1)依题意每扇门开启过程中的速度图象如图所示:
设门全部开启所用的时间为,由图可得
由速度时间关系得:
联立解得:
(2)要使单扇门打开,需要的时间为
人只要在t时间内到达门框处即可安全通过,所以人到门的距离为
联立解得:
(3)依题意宽为的物体移到门框过程中,每扇门至少要移动的距离,每扇门的运动各经历两个阶段:开始以加速度a运动的距离,速度达到,所用时间为,而后又做匀减速运动,设减速时间为,门又动了的距离
由匀变速运动公式,得:
解得:和(不合题意舍去)
要使每扇门打开所用的时间为
故物体移动的速度不能超过