题目内容

6.如图,三个小球A、B、C的质量均为m,A与B、C 间通过铰链用轻杆连接,杆长为L,B、C 置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长.现A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角α由60°变为120°,A、B、C在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g.则此下降过程中(  )
A.A的动能达到最大前,B受到地面的支持力小于$\frac{3}{2}$mg
B.弹簧的弹性势能最大时,A的加速度为零
C.弹簧的弹性势能最大值为$\frac{\sqrt{3}-1}{2}$mgL
D.自静止释放到A的动能最大,A球机械能减少量等于弹簧弹性势的增加量

分析 A的动能最大时合力为零,根据平衡条件求解地面对B的支持力.分析A的动能达到最大前A的加速度方向,根据超重、失重现象分析A的动能达到最大前,B受到地面的支持力大小;根据功能关系分析弹簧的弹性势能最大值.

解答 解:A、A的动能最大时,设B和C受到地面的支持力大小均为F,此时整体在竖直方向受力平衡,可得 2F=3mg,所以F=$\frac{3}{2}$mg;在A的动能达到最大前一直是加速下降,处于失重情况,所以B受到地面的支持力小于$\frac{3}{2}$mg,故A正确;
B、A的加速度为零时速度最大,此时仍有向下的速度,弹簧要继续伸长,所以弹簧的弹性势能不是最大.当A达到最低点时动能为零,此时弹簧的弹性势能最大,此时A的加速度方向向上,故B错误;
C、A下落的高度为:h=Lsin60°-Lsin30°=$\frac{\sqrt{3}-1}{2}$L,根据功能关系可知,小球A的机械能全部转化为弹簧的弹性势能,即弹簧的弹性势能最大值为 EP=mgh=$\frac{\sqrt{3}-1}{2}$mgL,故C正确.
D、自静止释放到A的动能最大,A球机械能减少量等于弹簧弹性势的增加量和B、C两球的动能.故D错误.
故选:AC

点评 解答本题的关键是弄清楚小球A在运动过程中的受力情况,知道平衡位置时受力平衡,加速度方向向下属于失重、加速度方向向上属于超重.

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