如图所示,在倾角为θ的光滑斜面顶端有一质点A自静止开始*下滑,同时另一质点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的光滑小圆弧平稳地

问题描述:

如图所示,在倾角为θ的光滑斜面顶端有一质点A自静止开始*下滑,同时另一质点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的光滑小圆弧平稳地朝B追去,为使A能追上B,B的加速度最大值是多少?

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xB

vA
2
t.
                   A做匀速运动的位移xA=vA(t-t1
A追上B时,有xB=xA,即
vA
2
t=vA(t−t1)
,解得t1
t
2

A做匀加速运动的加速度aA
F
m
mgsinθ
m
=gsinθ
.,又aA
vA
t1
2vA
t

B做匀加速直线运动的加速度aB
vA
t
=
aA
2
1
2
gsinθ

故为使A追上B,B的加速度的最大值为
1
2
gsinθ.