题目
在地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A后,又以-|||-初速度v0从同一地点竖直上抛另一物体B。若要使两物体能-|||-在空中相遇,则两物体抛出的时间间隔 Delta t 必须满足的条件是-|||-(不计空气阻力) () 。-|||-A. dfrac ({v)_(0)}(g)lt Delta tlt dfrac (2{v)_(0)}(g) B. dfrac (2{v)_(0)}(g)lt Delta tlt dfrac (3{v)_(0)}(g)-|||-C. dfrac (3{v)_(0)}(g)lt Delta tlt dfrac (4{v)_(0)}(g) D. dfrac (2{v)_(0)}(g)lt Delta tlt dfrac (4{v)_(0)}(g)

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查竖直上抛运动的位移公式应用及相遇条件的分析,需结合两物体运动的时间关系和位移关系进行综合判断。
解题核心思路:
- 建立位移方程:分别写出两物体的位移表达式,令其相等,得到关于时间的方程。
- 分析时间限制条件:确保相遇时两物体均未落地,即运动时间不超过各自的总飞行时间。
- 图像辅助法:通过$x-t$图像的交点直观判断时间间隔的范围。
破题关键点:
- 总飞行时间:物体A的总飞行时间为$\frac{2v_0}{g}$,物体B的总飞行时间为$\frac{v_0}{g}$。
- 相遇时间范围:通过方程求解时间间隔$\Delta t$,并结合时间限制条件筛选有效解。
建立位移方程
设物体A在$t=0$时被抛出,物体B在$t=\Delta t$时被抛出。当B运动时间$\tau$时,A的运动时间为$\tau + \Delta t$。两物体的位移相等时相遇:
$2v_0(\tau + \Delta t) - \frac{1}{2}g(\tau + \Delta t)^2 = v_0\tau - \frac{1}{2}g\tau^2$
化简方程
展开并整理方程:
$2v_0\tau + 2v_0\Delta t - \frac{1}{2}g(\tau^2 + 2\tau\Delta t + \Delta t^2) = v_0\tau - \frac{1}{2}g\tau^2$
消去二次项后得到:
$v_0\tau + 2v_0\Delta t - g\tau\Delta t - \frac{1}{2}g\Delta t^2 = 0$
解得:
$\tau = \frac{\frac{1}{2}g\Delta t^2 - 2v_0\Delta t}{v_0 - g\Delta t}$
时间限制条件
- 相遇时间$\tau \geq 0$:分子与分母需同号,即$\frac{1}{2}g\Delta t^2 - 2v_0\Delta t$与$v_0 - g\Delta t$同号。
- A未落地:$\tau + \Delta t \leq \frac{2v_0}{g}$。
- B未落地:$\tau \leq \frac{v_0}{g}$。
范围分析
通过图像法或代数推导可知,当$\frac{2v_0}{g} < \Delta t < \frac{4v_0}{g}$时,方程存在满足条件的解,且两物体均在空中。