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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,将平板以O为转轴在竖直

题目详情
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,将平板以O为转轴在竖直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(  )
A. 球的高度不断增大
B. 若弹簧的长度l0一定,则球的质量m足够大时,总能使球的高度先增大后减小
C. 若球的质量m一定,则弹簧的长度l0足够小时,总能使球的高度先减小后增大
D. 球的高度变化情况仅与球的质量m有关,而与弹簧的原长l0无关
▼优质解答
答案和解析
设转过的角度为θ,则mgsinθ=kx,则弹簧的形变量为:x=
mgsinθ
k

球的高度为: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正确,ACD错误.
故选:B.
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