如图是一种电脑射击游戏的示意图,线段CD、EF和GH的长度都是20厘米,O、P、Q是它们的中点,并且位于同一条直线AB上,AO=45厘米,OP=PQ=20厘米,已知CD上的小圆环的速度是每秒5厘米,EF上的小
如图是一种电脑射击游戏的示意图,线段CD、EF和GH的长度都是20厘米,O、P、Q是它们的中点,并且位于同一条直线AB上,AO=45厘米,OP=PQ=20厘米,已知CD上的小圆环的速度是每秒5厘米,EF上的小圆环的速度是每秒9厘米,GH上的小圆环的速度是每秒27厘米.零时刻,CD、EF、GH上各有一个小圆环从左端点同时开始在线段上匀速往返运动.问:此时,从点A向B发射一颗匀速运动的子弹,要想穿过三个圆环,子弹的速度最大为每秒多少厘米?
小环过O点的时间为4k+2(k=0,1,2,…);
小环过P点的时间为
m+20 9
(m=0,1,2,…);10 9
小环过Q点的时间为
n+20 27
(n=0,1,2,…);10 27
由GH上小环的速度刚好为EF上小环的速度的3倍可知,当EF上的小环处于P点时,GH上的小环一定同时处于Q点,子弹经过P点小环后到达Q点,如果能穿过GH上小环,只能是GH上小环下1次,或下2次,或下3次,…再经过Q点,即子弹到达P点与到达Q点的时间差满足
×n(n=1,2,3,…),为20 27
的整数倍.20 27
由于OP=PQ,子弹匀速,所以,子弹从O到P,也应为
的整数倍.当k=0时,20 27
m+20 9
-2=10 9
m-20 9
,(不论m取何值,均不为8 9
的整数倍,只有当k=5x+2时(x=0,1,2,…),20 27
m+20 9
-(4k+2)的值满足10 9
的整数倍.由于题目要取最大值,此时k应最小,取x=0,此时k=2.20 27
当k=2时,小环到达O点时间为4k+2=10(秒),子弹从A到O也应为10秒,速度为4.5厘米/秒.则子弹由A到P所用时间为
秒,即65 4.5
m+20 9
=10 9
,m=6;子弹由A到Q的时间为65 4.5
秒,即85 4.5
n+20 27
=10 27
,n=25.85 4.5
可知,当子弹速度为4.5厘米/秒时,可穿过三个环,且此为穿过三个环的最大速度.