题目内容

(2010?永州一模)如图所示,在水平的光滑平板上的O点固定一根原长为l0的劲度系数为k的轻弹簧,在弹簧的自由端连接一个质量为m的小球(可视为质点).若弹簧始终处在弹性范围内,今将平板以O为转轴在竖直平面内逆时针缓慢转动,直至平板变为竖直状态,则在此过程中(  )
分析:将平板以O为转轴在竖直平面内逆时针缓慢转动,直至平板变为竖直状态,小球始终处于平衡状态,抓住小球重力沿斜面方向上的分力与弹簧弹力大小相等,得出形变量的变化,从而得出高度的关系式,通过关系式判断高度的变化.
解答:解:设转过的角度为θ,则mgsinθ=kx,则弹簧的形变量x=
mgsinθ
k

球的高度h=(l0-x)sinθ=(l0-
mgsinθ
k
)sinθ
=-
mg
k
(sinθ-
kl0
2mg
)2+
kl02
4mg
.因为sinθ<1.
所以当弹簧的长度l0一定,则球的质量m足够大时,
kl0
2mg
<1
,则h先增大后减小.
当球的质量m一定,则弹簧的长度l0足够小时,
kl0
2mg
<1
,则h先增大后减小.故B、C正确,A、D错误.
故选BC.
点评:本题对数学能力的要求较高,通过二次函数的方法并对sinθ的讨论得出高度的变化.
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