题目内容

三个光滑斜轨道1、2、3,它们的倾角依次是60°、45°、30°,这些轨道交于0点,现有位于同一竖直线上的三个小物体甲、乙、丙,分别沿这三个轨道同时从静止自由下滑,如图所示,物体滑到0点的先后顺序是(  )
A.甲最先,乙稍后,丙最后
B.甲、乙、丙同时到达
C.乙最先,然后甲和丙同时到达
D.乙最先,甲稍后,丙最后
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设斜轨道底边的长度为l,斜面的倾角为α,则斜轨道的长度为x=
l
cosα

根据牛顿第二定律得,物体下滑的加速度为a=
mgsinα
m
=gsinα.
则有x=
1
2
at2
,代入得
l
cosα
=
1
2
gsinαt2

得到,t=
2l
gsinαcosα
=2
l
gsin2α

根据数学知识得知,sin2×60°=sin2×30°,则甲和丙运动的时间相等,同时达到斜轨道的底端O点.
又sin2×45°=1最大,则乙运动时间最短,乙最先到达O点.
故选C
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