题目内容

3.如图所示为一长为$\sqrt{2}$L、倾角θ=45°的固定斜面.今有一弹性小球,自与斜面上端等高的某处自由释放,小球落到斜面上反弹时,速度大小不变,碰撞前后,速度方向与斜面夹角相等,若不计空气阻力,欲使小球恰好落到斜面下端,则小球释放点距斜面上端的水平距离为(  )
A.$\frac{\sqrt{2}}{4}$LB.$\frac{1}{4}$LC.$\frac{\sqrt{2}}{5}$LD.$\frac{1}{5}$L

分析 小球恰好落到木板下端,根据平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,抓住位移关系求出平抛运动的时间,根据碰撞前后的速度大小相等,求出自由落体和平抛运动的时间关系,从而求出下降的高度,根据几何关系求出球释放点距木板上端的水平距离.

解答 解:根据平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,有:tan45°=$\frac{\frac{1}{2}g{t}^{2}}{vt}$=$\frac{gt}{2v}$,则平抛运动的时间 t=$\frac{2v}{g}$.
物体自由下落的时间为t′=$\frac{v}{g}$
根据h=$\frac{1}{2}$gt2得平抛运动在竖直方向上的位移和自由落体运动的位移之比为4:1,木板在竖直方向上的高度为L,则碰撞点竖直方向上的位移为$\frac{1}{5}$L.
由几何知识得,小球释放点距木板上端的水平距离为$\frac{1}{5}$L.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.

点评 解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,灵活运用几何关系和运动学公式进行求解.

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