题目内容

16.如图所示,在竖直平面内有一矩形,其长边与一圆的底部相切于O点,现在有三条光滑轨道a、b、c,它们的上端位于圆周上,下端在矩形的底边,三轨道都经过切点O,现在让一物块先后从三轨道顶端由静止下滑至底端(轨道先后放置),则物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为(  )
A.ta>tb>tcB.ta<tb<tcC.ta=tb=tcD.无法确定

分析 根据几何关系求出轨道的长度,结合牛顿第二定律求出物块下滑的加速度,根据位移时间公式求出物块在滑动时经历的时间大小关系

解答 解:设上面圆的半径为r,矩形宽为R,则轨道的长度s=2rcosα+$\frac{R}{cosα}$(其中α为轨道与竖直虚线之间的夹角),下滑的加速度a=$\frac{mgcosα}{m}=gcosα$,
根据位移时间公式得,s=$\frac{1}{2}$at2,则t=$\sqrt{\frac{2s}{a}}$=$\sqrt{\frac{4rcosα+2R}{gcosα}}$.
因为a、b、c夹角由小至大,所以有tc>tb>ta.故B正确,A、C、D错误.
故选:B

点评 解决本题的关键通过牛顿第二定律和运动学公式得出时间的表达式,结合角度的大小关系进行比较

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