Question

【題目】（10分）浙江衛視六頻道《我老爸最棒》欄目中有一項人體飛鏢項目，該運動簡化模型如圖所示。某次運動中，手握飛鏢的小孩用不可伸長的細繩系于天花板下，在A處被其父親沿垂直細繩方向推出，擺至最低處B時小孩松手，飛鏢依靠慣性飛出擊中豎直放置的圓形靶最低點D點，圓形靶的最高點C與B在同一高度，C、O、D在一條直徑上，A、B、C三處在同一豎直平面內，且BC與圓形靶平面垂直。已知飛鏢質量m=1kg，BC距離s=8m，靶的半徑R=2m，AB高度差h=0.8m，g取10m/s2。不計空氣阻力，小孩和飛鏢均可視為質點。

（1）求孩子在A處被推出時初速度vo的大小；

（2）若小孩擺至最低處B點時沿BC方向用力推出飛鏢，飛鏢剛好能擊中靶心，求在B處小孩對飛鏢做的功W；

（3）在第(2)小題中，如果飛鏢脫手時沿BC方向速度不變，但由于小孩手臂的水平抖動使其獲得了一個垂直于BC的水平速度v，要讓飛鏢能夠擊中圓形靶，求v的取值范圍。

Answer 1

【答案】(1)8m/s (2) 40J(3)

【解析】

試題分析：（1）設飛鏢從B平拋運動到D 的時間為t1，從B點拋出的初速度為v1, 小孩和飛鏢的總質量為M，則有：水平方向s=v1t1

豎直方向 2R= （ 1分）

根據機械能守恒定律得 （1分）

解得 代入數據得vo=8m/s （1分）

(2)設推出飛鏢從B平拋運動到D 的時間為t2，從B點拋出的初速度為v2，則有

水平方向s=v2t2

豎直方向 （1分）

B處小孩對飛鏢做的功 （1分）

代入數據得W=40J （1分）

（3）因BC方向的速度不變，則從B到靶的時間t2不變， （1分）

豎直方向的位移也仍為R，則靶上的擊中點一定是與靶心0在同一高度上，則垂直于BC的水平位移一定小于等于R （1分）

因此有：水平方向R≥vt2 （1分）

豎直方向

結合兩式可得： 代入數據得 （1分）