题目内容

2.一玩具直升飞机,从地面竖直起飞,要降落到距离地面高L=46m的平台上.该直升飞机从静止开始起飞,以a1=2m/s2的加速度加速上升,当上升到L1=4m时,飞机立即改为以a2=1m/s2的加速度上升,当再上升L2=10m时,飞机失去动力立即以a3=8m/s2、方向向下的加速度运动,又经时间△t=1s恢复动力,飞机再以a2=1m/s2的加速度上升,求飞机需要多长时间才可以飞上平台所在的位置.

分析 根据匀变速直线运动的速度位移公式分别求出上升4m时,再上升10m时的速度,求出两段过程中的时间,根据位移时间公式求出恢复动力这段时间内的位移,从而得出最后一段过程中的位移,结合位移时间公式求出最后一段过程中的时间,从而得出总时间.

解答 解:当飞机上升到L1=4m时,速度为:${v}_{1}=\sqrt{2{a}_{1}{L}_{1}}$=$\sqrt{2×2×4}$m/s=4m/s,
经历的时间为:${t}_{1}=\frac{{v}_{1}}{{a}_{1}}=\frac{4}{2}s=2s$,
再上升L2=10m时,速度为:${v}_{2}=\sqrt{{{v}_{1}}^{2}+2{a}_{2}{L}_{2}}$=$\sqrt{16+2×1×10}m/s=6m/s$,
经历的时间为:${t}_{2}=\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{{a}_{2}}=\frac{6-4}{1}s=2s$,
失去动力后,经历△t时间内的位移为:${L}_{3}={v}_{2}△t-\frac{1}{2}{a}_{3}△{t}^{2}$=$6×1-\frac{1}{2}×8×1m$=2m,
速度为:v3=v2-a3△t=6-8×1m/s=-2m/s,
最后一段的位移为:L4=L-L1-L2-L3=46-4-10-2m=30m,
根据${L}_{4}={v}_{3}{t}_{4}+\frac{1}{2}{a}_{2}{{t}_{4}}^{2}$
得:$30=-2{t}_{4}+\frac{1}{2}×1×{{t}_{4}}^{2}$,
解得t4=10s.
则t=t1+t2+△t+t4s=2+2+1+10s=15s.
答:飞机需要15s时间才可以飞上平台所在的位置.

点评 解决本题的关键理清飞机在整个过程中的运动规律,结合运动学的速度时间公式、位移时间公式、速度位移公式灵活求解.

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