(6 分)如图,一质量为 m,长度为 l 的均匀柔软细绳…——2017 高考物理第 3 题答案解析

2017_新课标III卷

2017 全国 第 3 题 解答题 区分题
2017_新课标III卷

3.(6 分)如图,一质量为 m,长度为 l 的均匀柔软细绳 PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至 M点,M点与绳的上端P相距 $\frac { 1 } { 3 } \vert$ .重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为(  )

A $_ { \odot } ^ { 1 } \mathsf { m g l }$ B $\scriptstyle { \frac { 1 } { 6 } } \mathsf { m g l }$ C $\scriptstyle { \frac { 1 } { 3 } } \mathsf { m g l }$ D $\scriptstyle { \frac { 1 } { 2 } } \mathsf { m g l }$

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A

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【考点】62:功的计算;6B:功能关系

【专题】31:定性思想;43:推理法;52Q:功能关系 能量守恒定律

【分析】由题意可知,发生变化的只有MQ段,分析开始和最后过程,明确重力势能的改变量,根据功能关系即可求得外力所做的功。

【解答】解:根据功能关系可知,拉力所做的功等于MQ段系统重力势能的增加量;

对 MQ 分析,设 Q 点为零势能点,则可知,MQ 段的重力势能为 $\mathsf { E } _ { \mathsf { P 1 } } = \frac { 2 \pi \mathsf { g } } { 3 } \times$ $\scriptstyle { \frac { 1 } { 3 } } = { \frac { 2 \mathtt { m g l } } { 9 } }$ ;

将Q点拉至M点时,重心离 Q点的高度 $h = \frac { 1 } { 6 } + \frac { 1 } { 3 } = \frac { 1 } { 2 }$ ,故重力势能 $\mathsf { E } _ { \mathsf { P } 2 } { - } \frac { 2 \mathtt { m } \mathsf { g } } { 3 } \times \frac { 1 } { 2 } =$ $\frac { \mathtt { m g l } } { 3 }$

因此可知拉力所做的功 $\mathsf { W } { = } \mathsf { E } _ { \mathsf { P } 2 } - \mathsf { E } _ { \mathsf { P } 1 } { = } \frac { 1 } { 9 } \mathsf { m } \mathsf { g } |$ ,故A正确,BCD 错误。

故选:A。

【点评】本题考查明确功能关系,注意掌握重力之外的其他力做功等于机械能的改变量,本题中因缓慢拉动,故动能不变,因此只需要分析重力势能即可。

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