11-19年高考物理真题分专题汇编之专题074.弹簧问题的探索
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高考弹簧问题专题详解高考动向弹簧问题能够较好的培养学生的分析解决问题的能力和开发学生的智力,借助于弹簧问题,还能将整个力学知识和方法有机地结合起来系统起来,因此弹簧问题是高考命题的热点,历年全国以及各地的高考命题中以弹簧为情景的选择题、计算题等经常出现,很好的考察了学生对静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能关系问题等知识点的理解,考察了对于一些重要方法和思想的运用。
知识升华一、弹簧的弹力1、弹簧弹力的大小弹簧弹力的大小由胡克定律给出,胡克定律的内容是:在弹性限度内,弹力的大小与弹簧的形变量成正比。
数学表达形式是:F=kx 其中k是一个比例系数,叫弹簧的劲度系数。
说明:①弹力是一个变力,其大小随着弹性形变的大小而变化,还与弹簧的劲度系数有关;②弹簧具有测量功能,利用在弹性限度内,弹簧的伸长(或压缩)跟外力成正比这一性质可制成弹簧秤。
2、弹簧劲度系数弹簧的力学性质用劲度系数描写,劲度系数的定义因弹簧形式的不同而不同,以下主要讨论螺旋式弹簧的劲度系数。
(1)定义:在弹性限度内,弹簧产生的弹力F(也可认为大小等于弹簧受到的外力)和弹簧的形变量(伸长量或者压缩量)x的比值,也就是胡克定律中的比例系数k。
(2)劲度系数的决定因素:劲度系数的大小由弹簧的尺寸和绕制弹簧的材料决定。
弹簧的直径越大、弹簧越长越密、绕制弹簧的金属丝越软越细时,劲度系数就越小,反之则越大。
如两根完全相同的弹簧串联起来,其劲度系数只是一根弹簧劲度系数的一半,这是因为弹簧的长度变大的缘故;若两根完全相同的弹簧并联起来,其劲度系数是一根弹簧劲度系数的两倍,这是相当于弹簧丝变粗所导致;二、轻质弹簧的一些特性轻质弹簧:所谓轻质弹簧就是不考虑弹簧本身的质量和重力的弹簧,是一个理想化的模型。
由于它不需要考虑自身的质量和重力对于运动的影响,因此运用这个模型能为分析解决问题提供很大的方便。
性质1、轻弹簧在力的作用下无论是平衡状态还是加速运动状态,各个部分受到的力大小是相同的。
备考2019年高考物理一轮专题:第9讲实验:探究弹力与弹簧伸长的关系一、实验探究题(共11题;共50分)1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码所受的重力G与弹簧总长L的关系图象,如图所示,根据图象回答以下问题:(1)弹簧的原长为________m;(2)弹簧的劲度系数为________N/m.2.王芳同学在研究弹簧的伸长与拉力大小的关系实验时,得到如下数据:实验结束后,加在弹簧自由端的拉力消失,弹簧长度回到15cm.请你对表中的弹簧的长度数据进行研究,填写对应的弹簧的伸长数据.并分析弹簧的伸长与拉力大小之间的关系,结论是:________.3.某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验.(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在________(选填“水平”或“竖直”)方向.(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线.由图线可得弹簧的原长x0=________cm,劲度系数k=________N/m,他利用本实验原理把弹簧做成一把弹簧秤,当示数如图丙所示时,该弹簧伸长的长度△x=________cm.4.曾经谣传2012年12月21日“世界末日”来临.有不少科学家在玛雅文化发祥地进行探索和研究,发现了一些散落在平整山坡上非常规则的不明圆柱体,有科学家认为是外星人带着玛雅人离开时留下的.对其力学性质进行研究,下表为其形变量x与所施加拉力F关系的实验数据(1)试猜想此不明圆柱体施加拉力F与其形变量x的关系________(2)如果想要验证猜想是否正确,应该画出下列哪种图象最能直观准确的表示两者之间的关系A. F﹣x图象B. F﹣x2图象C. F2﹣x图象D. F2﹣x2图象.5.一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验,采用如图a所示装置,质量不计的弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力,实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图象如图b所示.(重力加速度g=10m/s2)(1)利用图b中图象,可求得该弹簧的劲度系数为________N/m.(2)利用图b中图象,可求得小盘的质量为________kg,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实值________(选填“偏大”、“偏小”或“相同”).6.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量△l为________cm;②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是________;(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△l与弹力F的关系图线.图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是________.7.某同学用如图甲所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据如表:(重力加速度g取9.8m/s2)(1)根据所测数据,在图乙中作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.(2)根据所测得的数据和关系曲线可判断,在________ N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格的弹簧劲度系数为________N/m.8.某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系,并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上.然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上,当弹簧自然下垂时,指针指示的刻度值记作l0,弹簧下端每增加一个50g的砝码时,指针示数分别记作l1、l2、…l5,g取9.8m/s2.(1)下表记录的是该同学测出的5个值,其中l0未记录.以砝码的数目n为纵轴,以弹簧的长度l为横轴,根据表格中的数据,在如下坐标纸中作出n﹣l图线.(2)根据n﹣l图线,可知弹簧的劲度系数k=________N/m.(保留2位有效数字)(3)根据n﹣l图线,可知弹簧的原长l0=________cm.9.对一根用新材料制成的金属杆M进行抗拉测量.这根金属杆长5cm,横截面积为1.0cm2,设计要求使它受到拉力后的伸长量不超过原长的.由于这一拉力很大,杆又很长,直接测试有困难,现选用这种材料制成样品进行测试,得到不同情况下得伸长量如下表所示:(1)在设计和分析实验数据中,用到了我们学过的________的科学研究方法.(2)测试结果表明:样品受拉力作用后,其伸长量与样品的长度成________比,与样品的横截面积成________比.(3)待测金属杆M能够允许承受的最大拉力为________N.10.利用研究弹力和弹簧伸长关系的实验,测定弹簧的劲度系数.用一测力计水平拉一端固定的弹簧,测出的几组弹力F与弹簧长度L对应的数据如表格所示:(1)在坐标图中作出此弹簧的F﹣L图线;(2)F﹣L图线与L轴的交点横坐标表示________;(3)弹簧的劲度系数为________N/m.11.某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”).(2)弹簧自然悬挂,待弹簧________时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;(3)在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表.如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“L x”).(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为________g.(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8m/s2)答案解析部分一、实验探究题1.【答案】(1)0.1(2)120【解析】【解答】解:(1)图线与坐标轴交点即表示弹簧所受弹力大小F=0时,弹簧原来的长度,可知弹簧的原长是10cm=0.1m.所以其物理意义:表示弹簧的原长.(2)根据胡克定律得:由k= N/m故答案为:(1)0.1;(2)120【分析】对弹力于弹簧长度变化关系的分析.图线跟坐标轴交点,表示弹力为零时弹簧的长度,即为弹簧的原长.由画得的图线为直线可知弹簧的弹力大小与弹簧伸长量成正比.根据图线的斜率求出劲度系数.2.【答案】1;2;3;4;在一定的范围(弹性限度)内,弹簧的伸长与拉力的大小成正比【解析】【解答】弹簧的伸长长度=现在弹簧长度﹣弹簧的原长,由题意易知弹簧原长为15cm,故表格如下:由表格可知:当拉力在0~8N时,弹簧的伸长随拉力的增大而增大;故得结论如下:在一定的范围(弹性限度)内,弹簧的伸长与拉力的大小成正比.故答案为:1;2;3;4;在一定的范围(弹性限度)内,弹簧的伸长与拉力的大小成正比【分析】(1)由表中数据及“加在弹簧自由端的拉力消失,弹簧的长度回复到15cm”获知:弹簧的原长L0=15cm,弹簧的现有长度L为表中第二行的数值,所以弹簧的伸长△L=L﹣L0,(2)比较表中第一行拉力的大小与第三行弹簧的伸长量发现:在一定范围内,弹簧的伸长跟其受到的拉力成正比.3.【答案】(1)竖直(2)4;50;6【解析】【解答】(1)弹簧是竖直的,要减小误差,刻度尺必须与弹簧平行,故刻度尺要保持竖直状态;(2)弹簧处于原长时,弹力为零,故原长为4cm;弹簧弹力为2N时,弹簧的长度为8cm,伸长量为4cm;根据胡克定律F=k△x,有:k= = N/m=50N/m;由图丙得到弹簧的弹力为3N,依据胡克定律F=k△x,有△x= = m=6cm;故答案为:(1)竖直;(2)4;50;6.【分析】(1)弹簧是竖直的,要减小误差,刻度尺必须竖直;(2)弹簧处于原长时,弹力为零;根据胡克定律F=k△x求解劲度系数;直接从弹簧秤得到弹力,即可求解.4.【答案】(1)BF与x的二次方成正比(2)B【解析】【解答】解:(1)由表格数据可以直观看出F随x的增大而增大,但不是线性关系;由数学归纳法可猜想F﹣x的关系式为F与x的二次方成正比,或F= x2;(2)由于猜想F﹣x的关系式为F与x的二次方成正比,所以画出F﹣x2图象最能直观准确的表示两者之间的关系.故选:B故答案为:(1)F与x的二次方成正比;(2)B【分析】由表格数据可以直观看出F随x的变化情况,进而由数学归纳法得到F﹣x的关系式;由猜想的公式选择最能直观准确的表示两者之间的关系的图象.5.【答案】(1)200(2)0.1;相同【解析】【解答】(1)弹簧的劲度系数:k= = =2N/cm=200N/m;(2)由图示图象可知:mg=kx1,m= = =0.1kg,应用图象法处理实验数据,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实值相同;故答案为:(1)200;(2)0.1,相同.【分析】(1)由图示图象应用胡克定律可以求出劲度系数.(2)根据图示图象求出质量,然后分析误差.6.【答案】6.93;A;超过弹簧的弹性限度【解析】【解答】解:①由图可知,图乙中示数为:14.65cm,则伸长量△l=14.66cm﹣7.73cm=6.93cm;②为了更好的找出弹力与形变量之间的规律,应逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重;故答案为:A;③在弹簧的弹性限度范围内,胡克定律是成立的,但若超过弹簧的弹性限度,胡克定律将不再适用;图中出现偏折的原因是因为超过了弹簧的弹性限度;故答案为:①6.93;②A;③超过弹簧的弹性限度.【分析】(1)根据图像从图中读出示数进行计算。
高中物理弹簧问题考点大全及常见典型考题(总14页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除常见弹簧类问题分析高考要求轻弹簧是一种理想化的物理模型,以轻质弹簧为载体,设置复杂的物理情景,考查力的概念,物体的平衡,牛顿定律的应用及能的转化与守恒,是高考命题的重点,此类命题几乎每年高考卷面均有所见.应引起足够重视. 弹簧类命题突破要点1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置,现长位置,找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,以此来分析计算物体运动状态的可能变化.2.因弹簧(尤其是软质弹簧)其形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变.因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变.一、与物体平衡相关的弹簧问题1.(1999年,全国)如图示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为( )k 1k2k2k2此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题.题中空间距离的变化,要通过弹簧形变量的计算求出.注意缓慢上提,说明整个系统处于一动态平衡过程,直至m1离开上面的弹簧.开始时,下面的弹簧被压缩,比原长短(m1 + m2)g/k2,而m l刚离开上面的弹簧,下面的弹簧仍被压缩,比原长短m2g/k2,因而m2移动△x=(m1 + m2)·g/k2 - m2g/k2=m l g/k2.此题若求ml移动的距离又当如何求解参考答案:C和S2表示劲度系数分别为k1,和k2两根轻质弹簧,k1>k2;A和B表示质量分别为mA 和mB的两个小物块,mA>mB,将弹簧与物块按图示方式悬挂起来.现要求两根弹簧的总长度最大则应使( ).在上,A在上在上,B在上在上,A在上在上,B在上参考答案:D3.一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长,它们的一端固定,另一端自由,如图所示,求这两根弹簧的劲度系数k 1(大弹簧)和k2(小弹簧)分别为多少?(参考答案k1=100N/m k2=200N/m)4.(2001年上海高考)如图所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L 2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态.现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度.(1)下面是某同学对该题的一种解法:解设L1线上拉力为Tl,L2线上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下保持平衡T l cosθ=mg,Tlsinθ=T2,T2=mgtanθ,剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即在T2反方向获得加速度.因为mgtanθ=ma,所以加速度a=g tanθ,方向在T2反方向.你认为这个结果正确吗?清对该解法作出评价并说明理由.解答:错.因为L2被剪断的瞬间,L1上的张力大小发生了变化.此瞬间T2=mgcosθ, a=gsinθ(2)若将图中的细线Ll改为长度相同、质量不计的轻弹簧,其他条件不变,求解的步骤和结果与(1)完全相同,即a=gtanθ,你认为这个结果正确吗?请说明理由.解答:对,因为L2被剪断的瞬间,弹簧L1的长度未及发生变化,T1大小和方向都不变.二、与动力学相关的弹簧问题5.如图所示,在重力场中,将一只轻质弹簧的上端悬挂在天花板上,下端连接一个质量为M的木板,木板下面再挂一个质量为m的物体.当剪掉m后发现:当木板的速率再次为零时,弹簧恰好能恢复到原长,(不考虑剪断后m、M间的相互作用)则M与m之间的关系必定为 ( )>m =m <m D.不能确定参考答案:B6.如图所示,轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板,在薄板上放重物,用手将重物向下压缩到一定程度后,突然将手撤去,则重物将被弹簧弹射出去,则在弹射过程中(重物与弹簧脱离之前)重物的运动情况是 ( ) 参考答案:CA.一直加速运动 B.匀加速运动C.先加速运动后减速运动 D.先减速运动后加速运动[解析] 物体的运动状态的改变取决于所受合外力.所以,对物体进行准确的受力分析是解决此题的关键,物体在整个运动过程中受到重力和弹簧弹力的作用.刚放手时,弹力大于重力,合力向上,物体向上加速运动,但随着物体上移,弹簧形变量变小,弹力随之变小,合力减小,加速度减小;当弹力减至与重力相等的瞬间,合力为零,加速度为零,此时物体的速度最大;此后,弹力继续减小,物体受到的合力向下,物体做减速运动,当弹簧恢复原长时,二者分离.7.如图所示,一轻质弹簧竖直放在水平地面上,小球A由弹簧正上方某高度自由落下,与弹簧接触后,开始压缩弹簧,设此过程中弹簧始终服从胡克定律,那么在小球压缩弹簧的过程中,以下说法中正确的是()参考答案:CA.小球加速度方向始终向上B.小球加速度方向始终向下C.小球加速度方向先向下后向上D.小球加速度方向先向上后向下(试分析小球在最低点的加速度与重力加速度的大小关系)8.如图所示,一轻质弹簧一端系在墙上的O点,自由伸长到B点.今用一小物体m把弹簧压缩到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止,物体与水平地面间的动摩擦因数恒定,试判断下列说法正确的是 ()A.物体从A到B速度越来越大,从B到C速度越来越小B.物体从A到B速度越来越小,从B到C加速度不变C.物体从A到B先加速后减速,从B一直减速运动D.物体在B点受到的合外力为零参考答案:C9.如图所示,一轻质弹簧一端与墙相连,另一端与一物体接触,当弹簧在O点位置时弹簧没有形变,现用力将物体压缩至A点,然后放手。
1专题 弹簧类问题(附参考答案)高考动向弹簧问题能够较好的培养学生的分析解决问题的能力和开发学生的智力,借助于弹簧问题,还能将整个力学知识和方法有机地结合起来系统起来, 因此弹簧问题是高考命题的热点,历年全国以及各地的高考命题中以弹簧为情景的选择题、计算题等经常出现,很好的考察了学生对静力学问题、动力学问题、能量守恒问题、功能关系问题等知识点的理解,考察了对于一些重要方法和思想的运用。
弹簧弹力的特点:弹簧弹力的大小可根据胡克定律计算(在弹性限度内),即F =kx ,其中x 是弹簧的形变量(与原长相比的伸长量或缩短量,不是弹簧的实际长度)。
高中研究的弹簧都是轻弹簧(不计弹簧自身的质量,也不会有动能和加速度)。
不论弹簧处于何种运动状态(静止、匀速或变速),轻弹簧两端所受的弹力一定等大反向。
弹簧的弹力属于接触力,弹簧两端必须都与其它物体接触才可能有弹力。
如果弹簧的一端和其它物体脱离接触,或处于拉伸状态的弹簧突然被剪断,那么弹簧两端的弹力都将立即变为零。
在弹簧两端都保持与其它物体接触的条件下,弹簧弹力的大小F =kx 与形变量x 成正比。
由于形变量的改变需要一定时间,因此这种情况下,弹力的大小不会突然改变,即弹簧弹力大小的改变需要一定的时间。
(这一点与绳不同,高中物理研究中,是不考虑绳的形变的,因此绳两端所受弹力的改变可以是瞬时的。
)一、与物体平衡相关的弹簧例.如图示,两木块的质量分别为m 1和m 2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为( )A.m 1g/k 1B.m 2g/k 2C.m 1g/k 2D.m 2g/k 2此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题.题中空间距离的变化,要通过弹簧形变量的计算求出.注意缓慢上提,说明整个系统处于一动态平衡过程,直至m 1离开上面的弹簧.开始时,下面的弹簧被压缩,比原长短(m 1 + m 2)g /k 2,而m l 刚离开上面的弹簧,下面的弹簧仍被压缩,比原长短m 2g /k 2,因而m 2移动△x =(m 1 + m 2)·g /k 2 -m 2g /k 2=m l g /k 2.参考答案:C此题若求m l 移动的距离又当如何求解?二、与分离问题相关的弹簧两个相互接触的物体被弹簧弹出,这两个物体在什么位置恰好分开?这属于临界问题。
高考热点专题——有关弹簧问题的分析与计算弹簧类问题在高中物理中占有相当重要的地位,且涉及到的物理问题多是一些综合性较强、物理过程又比较复杂的问题,从受力的角度看,弹簧上的弹力是变力;从能量的角度看,弹簧是个储能元件;因此,关于弹簧的问题,能很好的考察学生的分析综合能力,备受高考命题专家的青睐。
解决这些问题除了一般要用动量守恒定律和能量守恒定律这些基本规律之外,搞清物体的运动情景,特别是弹簧所具有的一些特点,也是正确解决这类问题的重要方法。
在有关弹簧类问题中,要特别注意使用如下特点和规律:1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。
当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应。
在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置、现长位置,找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,以此来分析计算物体运动状态的可能变化。
2. 弹簧的弹力不能突变,它的变化要经历一个过程,这是由弹簧形变的改变要逐渐进行决定的。
在瞬间内形变量可以认为不变,因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变。
3、弹簧上的弹力是变力,弹力的大小随弹簧的形变量发生变化,求弹力的冲量和弹力做功时,不能直接用冲量和功的定义式,一般要用动量定理和动能定理计算。
弹簧的弹力与形变量成正比例变化,故它引起的物体的加速度、速度、动量、动能等变化不是简单的单调关系,往往有临界值。
如果弹簧被作为系统内的一个物体时,弹簧的弹力对系统内物体做不做功都不影响系统的机械能。
4、对于只有一端有关联物体,另一端固定的弹簧,其运动过程可结合弹簧振子的运动规律去认识,突出过程的周期性、对称性及特殊点的应用。
如当弹簧伸长到最长或压缩到最短时,物体的速度最小(为零),弹簧的弹性势能最大,此时,也是关联物的速度方向发生改变的时刻。
若关联物与接触面间光滑,当弹簧恢复原长时,物体速度最大,弹性势能为零。
弹簧高考试题及答案弹簧是一种常见的机械弹性元件,广泛应用于各个领域。
在高考物理考试中,弹簧是一个重要的考点。
本文将介绍一些与弹簧相关的高考试题,并给出详细解答,帮助同学们更好地理解和应用弹簧的知识。
1.弹簧的刚度与什么因素有关?解答:弹簧的刚度与其弹性系数有关。
弹性系数又分为拉力弹性系数和剪力弹性系数。
拉力弹性系数用于描述弹簧在拉伸或压缩时的刚度,剪力弹性系数则用于描述弹簧在扭转时的刚度。
2.一根弹簧的弹性系数为k,它受力F时伸长(或缩短)的长度为多少?解答:根据胡克定律,F=kΔx,其中F为弹簧所受力的大小,k为弹簧的弹性系数,Δx为弹簧伸长(或缩短)的长度。
所以,弹簧伸长(或缩短)的长度Δx=F/k。
3.已知两个弹簧刚度分别为k1和k2,将它们串联在一起,等效刚度是多少?解答:若将两个弹簧串联在一起,则它们受力相同,即F1=F2。
根据弹簧的弹性系数与伸长量成正比的关系,可以得到k1Δx1=k2Δx2。
由于它们伸长量相等,即Δx1=Δx2,所以k1=k2。
4.已知两个弹簧刚度分别为k1和k2,将它们并联在一起,等效刚度是多少?解答:若将两个弹簧并联在一起,则它们所受的力相等,即F1=F2。
根据胡克定律,有F1=k1Δx1,F2=k2Δx2。
将两式相加得到F1+F2=(k1+k2)Δx,即两个弹簧并联时的等效刚度为k1+k2。
5.弹簧振子的振动周期与什么因素有关?解答:弹簧振子的振动周期与其等效质量和振子长度有关。
振动周期T与等效质量m和弹簧刚度k之间的关系为T=2π√(m/k)。
振子长度的变化会导致等效质量的变化,从而影响振动周期。
6.一根弹簧的弹性系数为k,在地球表面上重力加速度为g,若将物体悬挂于该弹簧下方,则该物体受力为多少?解答:物体受到的力包括重力和弹簧的拉力。
由于物体悬挂于弹簧下方,所以弹簧的拉力方向与重力方向相反,力的平衡条件为F=kΔx-mg=0,其中Δx为弹簧的伸长量。
整理得F=kΔx=mg。