一探险队在探险时遇到一山沟,山沟的一侧OA竖直,另一侧的坡面OB呈抛物线形状,与一平台BC相连,如图所示.已知山沟竖直一侧OA的高度为2h,平台离沟底h高处,C点离竖直OA的水平距离为2h.以沟底的O点为原点建立坐标系xOy,坡面的抛物线方程为y=x2/2h.质量为m的探险队员从山沟的竖直一侧,沿水平方向跳向平台.人视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g.求:
(1)若探险队员以速度v0水平跳出时,掉在坡面OB的某处,则他在空中运动的时间为多少?
(2)为了能跳在平台上,他的初速度应满足什么条件?请计算说明.
(3)若已知探险队员水平跳出,刚到达OBC面的动能Ek=1.55mgh,则他跳出时的水平速度可能为多大?

(1)设探险队员跳到坡面上时水平位移为x,竖直位移为H,
由平抛运动规律有:
x=v0t ①
H=
gt2 ②1 2
根据几何关系有:
y=2h-H
由于落在OB上满足抛物体线方程即
y=
即x2 2h
2h-H=
③x2 2h
由①②③可解得H=2gh2
+ghv 20
即运动时间t=4h2
+ghv 20
(2)若探险员掉在C处,根据题意应该满足几何关系有:
∵h=
gt21 2
∴t=2h g
又∵x=2h=v0t
∴v0=2gh
若探险员掉在B 处,有:
h=x2 2h
x=
h=v0t2
∴v0=gh
即探险员落在BC处的速度关系应该满足:
≤v0≤gh 2gh
(3)若抢险员掉在BC面上,根据动能定理有:
Ek-
m1 2
=mghv 20
代入得:1.55mgh-
m1 2
=mghv 20
解得:v0=11gh 10
若探险员掉在坡面OB上,
Ek-
m1 2
=mgv 20
gt21 2
即1.55mgh-
m1 2
=mgv 20
gt21 2
由(1)得t=4h2
+ghv 20
所以可以解得:v0=3gh 5
答:(1)若探险队员以速度v0水平跳出时,掉在坡面OB的某处,则他在空中运动的时间为
;4h2
+ghv 20
(2)为了能跳在平台上,他的初速度应满足
≤v0≤gh
;2gh
(3)若已知探险队员水平跳出,刚到达OBC面的动能Ek=1.55mgh,则他跳出时的水平速度可能为v0=
或v0=11gh 10
.3gh 5