题目内容

20.光滑斜面AB、AC、ED和FD的各端点都位于同一个圆周上,如图所示,O点为圆心,点A、O、D在同一竖直线上,AC∥ED,AB∥FD.现将一个小物块(图中未画出)分别从A、E和F端沿各个斜面由静止释放,则它下滑到各斜面底端的运动时间的关系,以下正确的是(  )
A.沿AC、ED斜面的运动时间相等且比较长
B.沿AB、FD斜面的运动时间相等且比较短
C.沿各个斜面的运动时间一样长
D.沿各个斜面的运动时间各不一样

分析 根据圆的几何知识,可以求得AC和BC的长度,由牛顿第二定律可以求得物体运动的加速度的大小,再由匀变速直线运动的规律可以求得物体运动的时间

解答 解:任选一个端点与圆心O相连,设圆半径为R,斜面与竖直线方向的夹角为θ,

则物块在斜面上只受重力和弹力作用,合力等于重力沿斜面向下的分力,大小为mgsin(90°-θ),方向沿斜面向下,由牛顿第二定律可知,其加速度a=gcosθ,由几何关系得斜面长度l=2Rcosθ,由运动学公式x=v0t+$\frac{1}{2}$at2得,运动时间t=$\sqrt{\frac{4R}{g}}$,与θ和斜面长度无关,选项A、B、D错误,C正确.
故选:C

点评 本题考查了牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律,对物体受力分析,确定物体的运动的状态,在根据匀变速直线运动的规律来求解即可.

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