题目内容

1.如图所示,有一倾角为30°的光滑斜面,斜面长L为10m,一小球从斜面顶端A处以5m/s的速度沿水平方向抛出,g取10m/s2.求:
(1)小球沿斜面滑到底端B点时的水平位移s;
(2)若在斜面上沿A、B两点所在的直线凿一光滑的凹槽,则小球由静止沿凹槽从A运动到B所用的时间.

分析 (1)小球在斜面上所受的合力沿斜面向下,与初速度垂直,小球做类平抛运动.根据牛顿第二定律和运动学公式求出沿斜面向下运动的时间,抓住等时性,结合初速度求出小球沿斜面滑到底端B点时的水平位移.
(2)根据牛顿第二定律求出加速度,结合位移时间公式求出小球由静止沿凹槽从A运动到B所用的时间.

解答 解:(1)小球沿斜面方向的加速度a=$\frac{mgsinθ}{m}$=gsin30°=5m/s2
根据L=$\frac{1}{2}$at2得,t=$\sqrt{\frac{2L}{a}}$=$\sqrt{\frac{2×10}{5}}$s=2s.
则水平位移s=v0t=5×2m=10m.
(2)小球沿斜槽的加速度a′=gsinθsin45°=$\frac{5\sqrt{2}}{2}$m/s2
斜槽的长度x=$\sqrt{{L}^{2}+{s}^{2}}$=$\sqrt{1{0}^{2}+1{0}^{2}}$=10$\sqrt{2}$m.
根据x=$\frac{1}{2}$at2得,代入数据得,t=2$\sqrt{2}$s.
答:(1)小球沿斜面滑到底端B点时的水平位移为10m.
(2)小球由静止沿凹槽从A运动到B所用的时间为2$\sqrt{2}$s.

点评 本题考查了小球的类平抛运动,抓住小球在水平方向上做匀速直线运动,在沿斜面向下方向上做匀加速直线运动,结合运动学公式进行求解.

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