如图所示,在倾角为θ的光滑斜面顶端有一个小物体A自静止开始下滑,同时另一小物体B自静止开始由斜面底端向左以恒定加速度a沿光滑水平面运动,A滑下后能沿斜面底部光滑的小圆弧平稳地向B追去,为使A能追上B,B的加速度最大值为( )
A.[1/6]gsinθ
B.[1/4]gsinθ
C.[1/3]gsinθ
D.[1/2]gsinθ
解题思路:B做加速度为a的匀加速直线运动,A先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动,A要追上B,则追上B时的速度必大于等于B的速度.求出临界情况,即当B的加速度最大时,此时A追上B时,两者速度恰好相等.根据位移关系,根据运动学公式去求加速度的最大值.
A滑到底端后做匀速直线运动,在B的速度小于A之前,两者距离越来越小,若速度相等直线未追上B,速度相等后不会追上,因为AB距离又越来越大,可知A要追上B,则追上B时的速度必大于等于B的速度.
设A滑到底端的速度为vA,滑到底端的时间为t1,A追上B所用的时间为t.临界情况为当B的加速度最大时,此时A追上B时,两者速度恰好相等.
速度相等时,根据平均速度公式,B的位移为:xB=
vA
2t
A做匀速运动的位移为:xA=vA(t-t1)
A追上B时,有xB=xA,即:
vA
2t=vA(t−t1),
解得:t1=
t
2.
A做匀加速运动的加速度:aA=
F合
m=
mgsinθ
m=gsinθ.
又aA=
vA
t1=
2vA
t
B做匀加速直线运动的加速度为:aB=
vA
t=
aA
2=
1
2gsinθ.
故为使A追上B,B的加速度的最大值为
1
2gsinθ,故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
考点点评: 解决本题的关键知道要追上B,则追上B时的速度必大于等于B的速度.然后根据临界情况去解决问题,即当B的加速度最大时,此时A追上B时,两者速度恰好相等.
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