题目内容

3.如图所示,在竖直平面内的直角坐标系中,一个质量为m的质点在外力F的作用下,从坐标原点O由静止沿直线ON斜向下运动,直线ON与y轴负方向成θ角(θ<$\frac{π}{4}$).已知F的大小为mgtanθ,则质点机械能的变化可能的情况是(  )
A.不变B.变小C.变大D.先变小后变大

分析 质点只受重力和拉力F,由于质点做直线运动,合力方向与OA共线,结合平行四边形定则分析即可.

解答 解:质点只受重力G和拉力F,质点做直线运动,合力方向与OA共线,如图

当拉力与OA垂直时,拉力最小,根据几何关系,有
F=Gsinθ=mgsinθ,
若F=mgtanθ,由于mgtanθ>mgsinθ,故F的方向与OA不再垂直,有两种可能的方向,F与物体的运动方向的夹角可能大于90°,也可能小于90°,即拉力F可能做负功,也可能做正功,重力做功不影响机械能的变化,故根据功能定理,物体机械能变化量等于力F做的功,即机械能可能增加,也可能减小,
故选:BC.

点评 本题关键是对物体受力分析后,根据平行四边形定则求出拉力F的大小和方向,然后根据功能关系判断.

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