Question

（14分）地面上有一個半徑為R的圓形跑道，高為h的平臺邊緣上的P點在地面上P′點的正上方，P′與跑道圓心O的距離為L（L＞R），如圖所示。跑道上停有一輛小車，現從P點水平拋出小沙袋，使其落入小車中（沙袋所受空氣阻力不計）。問：

（1）當小車分別位于A點和B點時（∠AOB＝90°），沙袋被拋出時的初速度各為多大？
（2）若小車在跑道上運動，則沙袋被拋出時的初速度在什么范圍內？
（3）若小車沿跑道順時針運動，當小車恰好經過A點時，將沙袋拋出，為使沙袋能在B處落入小車中，小車的速率v應滿足什么條件？

Answer 1

（1）      （2）（3）

解析試題分析：（1）沙袋從P點被拋出后做平拋運動，設它的落地時間為t，則

解得：
當小車位于A點時，有
解得：
當小車位于B點時，有
解得：
（2）若小車在跑道上運動，要使沙袋落入小車，最小的拋出速度為

若當小車經過C點時沙袋剛好落入，拋出時的初速度最大，有

解得：
所以沙袋被拋出時的初速度范圍為

（3）要使沙袋能在B處落入小車中，小車運動的時間應與沙袋下落和時間相同
        (n=0，1，2，3……)

解得   (n=0，1，2，3……)
考點：本題考查了平拋運動和圓周運動的綜合。