题目内容

(12分)4×100m接力赛是奥运会上一个激烈的比赛项目,甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程,为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前s0处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度为L=20m,设乙起跑后的运动是匀加速运动,试求:
(1)若s0=13.5m,且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大?
(2)若s0=16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲、乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少?
(1)6.5m (2)2.76m/s2

试题分析:(1)设v=9m/s,经过时间t,甲追上乙,则根据题意有x-x=s0
即v·t-v·=13.5m,代入数据得:t=3s
设乙的加速度为a,由v=at解得:a=3m/s2
设甲追上乙时,乙走的距离为x=13.5m(或xat2=13.5m)
故乙离接力区末端的距离为Δx=L-x=20m-13.5m=6.5m.
(2)由题意可知,乙的加速度越大,在完成交接棒时走过的距离越长,当在接力区的边缘完成交接棒时,乙的加速度最大,设为a2,运动的时间t==4s;乙加速的时间t1  L=a2t+v(t-t1)
解得:a2m/s2=2.67m/s2
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