(2014•江苏二模)如图所示,已知倾角为θ=45°、高为h的斜面固定在水平地面上.一小球从高为H(h<H<[5/4]h
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解题思路:(1)由于小球与斜面碰撞无能量损失,自由下落和平抛运动机械能也守恒,所以小球整个运动过程中机械能守恒,据此列式求解小球落到地面上的速度大小;

(2)小球与斜面碰撞后做平抛运动,当正好落在斜面底端时,x最小,根据平抛运动的基本公式结合几何关系、动能定理求出x的最小值,而x的最大值即为h,从而求出x的范围;

(3)根据竖直方向做自由落体运动,由运动学公式列出总时间的表达式,再由数学知识求解最长的时间.

(1)设小球落到底面的速度为v,根据机械能守恒得:

mgH=

1

2mv2,

得:v=

2gH

(2)小球做自由落体的末速度为:v0=

2g(H−h+x)

小球做平抛运动的时间为:t=

2(h−x)

g

s=2

(H−h+x)•(h−x)

由s>h-x

解得:h−

4

5H<x<h

(3)t总=

2(H−h+x)

g+

2(h−x)

g

t总2=

2H

g+

4

(H−h+x)(h−x)

g

当H-h+x=h-x,即x=h-[H/2]时,小球运动时间最长,

x=h-[H/2],符合(2)的条件

代入得:tm=2

H

g

答:

(1)小球落到地面上的速度大小为

2gH;

(2)要使小球做平抛运动后能直接落到水平地面上,x应满足的条件为h−

4

5H<x<h;

(3)在满足(2)的条件下,小球运动的最长时间为2

H

g.

点评:

本题考点: 平抛运动;自由落体运动.

考点点评: 本题是机械能守恒与自由落体运动、平抛运动的综合,既要把握每个过程的物理规律,更要抓住它们之间的联系,比如几何关系,运用数学上函数法求解极值.