Question

（2010?永州一模）如圖所示，在水平的光滑平板上的O點固定一根原長為l₀的勁度系數為k的輕彈簧，在彈簧的自由端連接一個質量為m的小球（可視為質點）．若彈簧始終處在彈性范圍內，今將平板以O為轉軸在豎直平面內逆時針緩慢轉動，直至平板變?yōu)樨Q直狀態(tài)，則在此過程中（　�。�

A．球的高度不斷增大

B．若彈簧的長度l₀一定，則球的質量m足夠大時，總能使球的高度先增大后減小

C．若球的質量m一定，則彈簧的長度l₀足夠小時，總能使球的高度先增大后減小

D．球的高度變化情況僅與球的質量m有關，而與彈簧的原長l₀無關

Answer 1

分析：將平板以O為轉軸在豎直平面內逆時針緩慢轉動，直至平板變?yōu)樨Q直狀態(tài)，小球始終處于平衡狀態(tài)，抓住小球重力沿斜面方向上的分力與彈簧彈力大小相等，得出形變量的變化，從而得出高度的關系式，通過關系式判斷高度的變化．

解答：解：設轉過的角度為θ，則mgsinθ=kx，則彈簧的形變量x=

mgsinθ

k

．
球的高度h=（l₀-x）sinθ=(l0-

mgsinθ

k

)sinθ=-

mg

k

(sinθ-

kl0

2mg

)2+

kl02

4mg

．因為sinθ＜1．
所以當彈簧的長度l₀一定，則球的質量m足夠大時，

kl0

2mg

＜1，則h先增大后減�。�
當球的質量m一定，則彈簧的長度l₀足夠小時，

kl0

2mg

＜1，則h先增大后減�。�故B、C正確，A、D錯誤．
故選BC．

點評：本題對數學能力的要求較高，通過二次函數的方法并對sinθ的討論得出高度的變化．