
考虑三个光滑斜轨道1、2、3,它们的倾角分别是60°、45°和30°。这些轨道在O点交汇。位于同一竖直线上的三个小物体甲、乙、丙,将同时从静止状态沿这些轨道自由下滑。我们需要确定它们滑到O点的先后顺序。
首先,我们不考虑角度的具体数值,而是利用一个普遍的物理公式来找出下滑时间t与斜面长度L和倾角θ之间的关系。根据牛顿第二定律,我们可以得到物体在斜面上的加速度a为gsinθ(g为重力加速度)。然后,我们利用公式L=(1/2)at²推导出下滑时间t的表达式:t=√(2L/gsinθ)。这意味着下滑时间t与斜面长度L成正比,而与sinθ成反比。
现在,我们回到题目中的具体情况。设AB=x,那么AE=2x,AD=√2x,AC=(2/√3)x。我们可以将这些长度代入到之前推导出的下滑时间公式中,计算出从每个轨道下滑到O点所需的时间。
① 从60°下滑时,L/sinθ=(2x)/sin60°=(2x)/(√3/2)=4x/√3。
② 从45°下滑时,L/sinθ=(√2x)/sin45°=(√2x)/(√2/2)=2x。
③ 从30°下滑时,L/sinθ=(2x/√3)/sin30°=(2x/√3)/(1/2)=4x/√3。
比较这三个结果,我们可以看到①和③是相等的且都大于②。因此,答案是B:乙最先到达O点,然后甲和丙同时到达。