问题 问答题

钓鱼岛是我国固有领土,决不允许别国侵占,近期,为提高警惕保卫祖国,我人民海军为此进行登陆演练,假设一艘战舰因吨位大,吃水太深,只能停锚在离海岸某处.登陆队员需要从较高的军舰甲板上,利用绳索下滑到登陆快艇上再行登陆接近目标,若绳索两端固定好后,与竖直方向的夹角θ=30°,队员甲先匀加速滑到某最大速度,再靠摩擦匀减速滑至快艇,速度刚好为零,在队员甲开始下滑时,队员乙在甲板上同时从同一地点开始向快艇以速度v0=3

3
m/s平抛救生圈,第一个刚落到快艇,接着抛第二个,结果第二个救生圈刚好与甲队员同时抵达快艇的同一位置,重力加速度g=10m/s2,问:

(1)军舰甲板到快艇的竖直高度H=?队员甲在绳索上运动的时间t0=?

(2)若加速过程与减速过程中的加速度大小相等,则队员甲在何处速度最大?最大速度多大?

(3)若登陆快艇一开始停在离海岸S=1km处(如图),登陆快艇额定功率5KW,载人后连同装备总质量103Kg,从静止开始以最大功率向登陆点加速靠近,到达岸边时刚好能达到最大速度10m/s,则登陆艇运动的时间t'=?

答案

(1)救生圈做平抛运动时间为t,

则有H=

1
2
gt2

由几何关系可知水平位移为Htanθ=v0t

设人下滑时间为t0

由题意可知,t0=2t,

联立可得,H=16.2m,

t0=3.6s.

(2)由几何关系可得,绳索长度

为L=

H
cos30°
=18.7m

因加速过程与减速过程的加速度大小相等,所以甲在绳索中点处速度最大,

1
2
vmt×2=L

解得:vm=

L
t
=10.39m/s

(3)加速过程,由动能定理

则有:Pt′-fs=

1
2
Mv2

加速到匀速时有vm=

P
f

联立可解得:t′=1.1×102s

答:(1)军舰甲板到快艇的竖直高度为16.2m,队员甲在绳索上运动的时间3.6s;

(2)若加速过程与减速过程中的加速度大小相等,则队员甲在绳索中点处速度最大,最大速度10.39m/s;

(3)若登陆快艇一开始停在离海岸S=1km处(如图),登陆快艇额定功率5KW,载人后连同装备总质量103Kg,从静止开始以最大功率向登陆点加速靠近,到达岸边时刚好能达到最大速度10m/s,则登陆艇运动的时间110s.

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