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第 1 题

质量为 mm 的小滑块从一条长 LL、与水平面夹角为 45∘45^\circ 的直线光滑斜槽顶端由静止开始滑下。将滑块视为质点,重力加速度大小恒为 gg,规定沿斜槽向下为正方向。(a) 求滑块的加速度和斜槽的支持力。(b) 求滑完长度 LL 所需时间及槽底速度。(c) 用重力势能变化检验末速度,并指出哪些结果与质量无关。 物体在斜槽法线方向没有位移,沿斜槽方向的重力分量决定其运动。由于不存在摩擦,机械能守恒;用牛顿运动定律和能量守恒两种方法应得到相同的末速度。注意 LL 表示沿斜槽测量的长度,并不是物体竖直下降的高度,后者需要根据倾角计算。 对运动的每个区间或过程分别应用相应物理定律,并通过边界处的连续条件衔接结果。所有公式都沿用题目规定的正方向和符号约定,不额外假设题目未给出的数值,答案以已定义符号表示。最后还应检查长度、时间、质量、温度、电荷等单位是否一致,并核对方向及大小关系是否符合物理情形。
L=12at2L=\frac12at^2
problems.proof.analysis

初速度为零且加速度恒定,沿斜槽位移满足 L=at2/2L=at^2/2。斜槽为直线且倾角固定,所以该关系适用。