题目内容

16.如图所示,A、B两球用原长为$\frac{4}{3}L$,劲度系数为k1的轻质弹簧相连,B球用长为L的细线悬于O点,A球固定在O点正下方,且O、A间的距离也为L,OAB恰好构成一个正三角形;现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2的轻质弹簧,仍使系统平衡,此时A、B间的距离变为$\frac{3}{4}L$,则(  )
A.绳子OB所受的拉力不变B.弹簧产生的弹力变大
C.k2=$\frac{3}{4}{k_1}$D.k2=$\frac{3}{7}{k_1}$

分析 研究任意一种情况下,绳子拉力与重力的关系.以小球B为研究对象,分析受力情况,根据三角形相似法,得出绳子的拉力与小球B的重力的关系,再研究绳子拉力的大小关系.

解答 解:AB、以小球B为研究对象,分析受力情况,由平衡条件可知,弹簧的弹力F和绳子的拉力T的合力F合与重力mg大小相等,方向相反,即F合=mg,作出力的合成图如图,由三角形相似得:
$\frac{F_合}{OA}$=$\frac{T}{OB}$=$\frac{F}{AB}$,
则得 T=$\frac{OB}{OA}$mg,F=$\frac{AB}{OA}$mg;
可知,OA、OB不变,T不变,则绳子OB所受的拉力不变;故A正确;
AB变小,F变小,则弹簧产生的弹力变小;故B错误;
CD、弹簧的弹力之比 F1:F2=L:$\frac{3}{4}$L=4:3,
根据胡克定律得 F1=k1•$\frac{1}{3}$L,F2=k2•($\frac{4}{3}-\frac{3}{4}$)L,联立得k2=$\frac{3}{7}$k1;
故C错误,D正确;
故选:AD.

点评 本题的解题关键是运用几何知识分析绳子的拉力与小球重力的关系.作出力图是解题的基础,要正确分析受力情况,规范地作图,由图可以看出力的大致关系.

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