- 相互作用
- 共34453题
两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹簧的一端固定在墙上,如图所示.开始时弹簧均处于原长状态,现用水平力作用在b弹簧的p端向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长量为L,则( )
正确答案
解析
解:AB、两根轻弹簧串联,弹力大小相等,根据胡克定律F=kx得x与k成反比,则得b弹簧的伸长量为.故A错误,B正确.
CD、P端向右移动的距离等于两根弹簧伸长量之和,即为L+=(1+
)L,故CD错误.
故选:B.
(2015秋•醴陵市校级月考)如图所示,A、B、C三木块的质量分别为GA=2N、GB=4N、GC=6N,甲、乙两轻质弹簧的劲度系数分别为k1=100N/m和k2=200N/m,弹簧的自由长度均为10cm,弹簧与木块所有连接处拴接在一起,整个系统放于水平地面上并处于静止状态.现缓慢向上提上面的A木块,直到最下面的C木块刚离开水平地面.求:
(1)最初甲弹簧的总长度为L1多长?最初乙弹簧的总长度为L2多长?
(2)C木块刚离地时,甲弹簧的总长度为L3多长?乙弹簧的总长度为L4多长?
(3)上述过程中,最上面的木块A移动的距离.
正确答案
解:(1)最初时,ABC都处于静止状态,受力都平衡,对A受力分析,根据平衡条件可知:
GA=k1△x1
解得:,
则最初甲弹簧的总长度为:
L1=l0-△x1=10-2=8cm,
对AB整体受力分析,根据平衡条件得:
GA+GB=k2△x2
解得:,
最初乙弹簧的总长度为:
L2=l0-△x2=10-3=7cm,
(2)C木块刚离地时,地面对C的支持力为零,则乙弹力的拉力等于C的重力,则有:
GC=k2△x3
解得:,
乙弹簧的总长度为:
L4=l0+△x3=10+3=13cm,
把BC看成一个整体,则甲弹力对BC的拉力等于BC的重力,则有:
GC+GB=k1△x4
解得:,
则甲弹簧的总长度为:L3=l0+△x4=10+10=20cm,
(3)上述过程中,最上面的木块A移动的距离为:
x=△x1+△x2+△x3+△x4=2+3+3+10=18cm
答:(1)最初甲弹簧的总长度为L1为8cm,最初乙弹簧的总长度为L2为7cm;
(2)C木块刚离地时,甲弹簧的总长度为L3为13cm,乙弹簧的总长度为L4为13cm;
(3)上述过程中,最上面的木块A移动的距离为18cm.
解析
解:(1)最初时,ABC都处于静止状态,受力都平衡,对A受力分析,根据平衡条件可知:
GA=k1△x1
解得:,
则最初甲弹簧的总长度为:
L1=l0-△x1=10-2=8cm,
对AB整体受力分析,根据平衡条件得:
GA+GB=k2△x2
解得:,
最初乙弹簧的总长度为:
L2=l0-△x2=10-3=7cm,
(2)C木块刚离地时,地面对C的支持力为零,则乙弹力的拉力等于C的重力,则有:
GC=k2△x3
解得:,
乙弹簧的总长度为:
L4=l0+△x3=10+3=13cm,
把BC看成一个整体,则甲弹力对BC的拉力等于BC的重力,则有:
GC+GB=k1△x4
解得:,
则甲弹簧的总长度为:L3=l0+△x4=10+10=20cm,
(3)上述过程中,最上面的木块A移动的距离为:
x=△x1+△x2+△x3+△x4=2+3+3+10=18cm
答:(1)最初甲弹簧的总长度为L1为8cm,最初乙弹簧的总长度为L2为7cm;
(2)C木块刚离地时,甲弹簧的总长度为L3为13cm,乙弹簧的总长度为L4为13cm;
(3)上述过程中,最上面的木块A移动的距离为18cm.
用弹簧秤测量一重力为G1的物体,稳定时弹簧长度为l1;用同一弹簧秤测量另一重力为G2的物体,稳定时弹簧长度为l2,则这一弹簧秤的劲度系数为( )
正确答案
解析
解:设弹簧原长为l0,由胡克定律可知:
G1=k(l1-l0);
G2=k(l2-l0);
联立解得:K=
故选:A.
如图,两弹簧的劲度系数分别为k1和k2,弹簧k1悬挂在天花板上,两弹簧间连接着质量为m的物体.若用力竖直向上推弹簧k2的下端A点,使弹簧k1的弹力大小变为原来的
,则A点上移的距离是多少?
正确答案
解:根据 F=kx
得 x=
弹簧k1原来的伸长量为 x1=
弹簧k1后来的形变量为 x1′=
当弹簧k1拉伸时,弹簧k2的压缩量为 x2=
当弹簧k1压缩时,弹簧k2的压缩量为 x2′=
所以A点上移的距离为△x1=x1-x1′+x2=(
+
)
或△x2=x1+x1′+x2′=(
+
)
答:A点上移的距离是 (
+
) 或
(
+
)
解析
解:根据 F=kx
得 x=
弹簧k1原来的伸长量为 x1=
弹簧k1后来的形变量为 x1′=
当弹簧k1拉伸时,弹簧k2的压缩量为 x2=
当弹簧k1压缩时,弹簧k2的压缩量为 x2′=
所以A点上移的距离为△x1=x1-x1′+x2=(
+
)
或△x2=x1+x1′+x2′=(
+
)
答:A点上移的距离是 (
+
) 或
(
+
)
重为10N的物体悬挂在弹簧的下端时,弹簧伸长了2cm.现换用另一个重为20N的物体悬挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的弹力大小、劲度系数分别是( )
正确答案
解析
解:重为20N的物体悬挂在弹簧的下端时,根据物体平衡条件可知,弹簧的弹力F=20N.
当重为10N的物体悬挂在弹簧的下端时,弹簧伸长的长度x=2cm=2×10-2m,弹簧的弹力F=10N
根据胡克定律F=kx得,k==500N/m.
故选C.
某弹簧,上端挂在铁架台上,长度是40mm,在下面挂一个重5N的物体,弹簧的长度变为48mm.求:
(1)弹簧的劲度系数.
(2)如果给该弹簧两端各施加一个大小等于2N的压力(不超过弹性限度),弹簧的长度是多少?
正确答案
解:(1)弹簧伸长的长度为 x1=48mm-40mm=8mm=8×10-3m
由胡克定律F1=kx1得:k==
N/m=625N/m
(2)给该弹簧两端各施加一个大小等于2N的压力时,弹簧的压缩量 x2==
m=3.2mm
则弹簧的长度为 l=l0-x2=40mm-3.2mm=36.8mm
答:
(1)弹簧的劲度系数是625N/m.
(2)如果给该弹簧两端各施加一个大小等于2N的压力(不超过弹性限度),弹簧的长度是36.8mm.
解析
解:(1)弹簧伸长的长度为 x1=48mm-40mm=8mm=8×10-3m
由胡克定律F1=kx1得:k==
N/m=625N/m
(2)给该弹簧两端各施加一个大小等于2N的压力时,弹簧的压缩量 x2==
m=3.2mm
则弹簧的长度为 l=l0-x2=40mm-3.2mm=36.8mm
答:
(1)弹簧的劲度系数是625N/m.
(2)如果给该弹簧两端各施加一个大小等于2N的压力(不超过弹性限度),弹簧的长度是36.8mm.
如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为m=4kg的物体A、B(B物体与弹簧连接),初始时两物体处于静止状态,现用竖直向上的拉力作用在物体A上,使物体A开始向上做匀加速运动,测得两个物体v-t图象如图乙所示,t=0.2s两物体分离,此时两物体速度均为v=0.8m/s,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)t=0和t=0.1s两时刻弹簧的弹力;
(2)弹簧的劲度系数k.
正确答案
解:由A、B两物体的v-t图象可知,他们在0~0.2s内做匀加速运动,设加速度为a.由运动学方程:…①
并代入图线数据可得:a=4m/s2
t=0时,A、B两物体没有发生位移,弹簧的长度和静止状态下的弹簧相等,设此时弹簧的弹力为F1,弹簧的压缩量为x1,由初始时的平衡状态有:
F1=2mg…②
代入数据可得:F1=80N
由胡克定律有:F1=kx1…③
由图线可知t1=0.2s时,A、B两物体分离,设此时弹簧的压缩量为x2,对B物体由牛顿运动定律有:kx2-mg=ma…④
由A、B在0~0.2s内做匀加速运动可得:
…⑤
由③~⑤式并代入数据可得:k=300N/m
设t2=0.1s时弹簧的弹力为F3,弹簧的压缩量为x3,由A、B在0~0.1s内做匀加速运动可得:…⑥
F3=kx3…⑦
由⑥~⑦式并代入数据可得:F3=74N
答:(1)t=0和t=0.1s两时刻弹簧的弹力分别为80N、74N;
(2)弹簧的劲度系数为300N/m
解析
解:由A、B两物体的v-t图象可知,他们在0~0.2s内做匀加速运动,设加速度为a.由运动学方程:…①
并代入图线数据可得:a=4m/s2
t=0时,A、B两物体没有发生位移,弹簧的长度和静止状态下的弹簧相等,设此时弹簧的弹力为F1,弹簧的压缩量为x1,由初始时的平衡状态有:
F1=2mg…②
代入数据可得:F1=80N
由胡克定律有:F1=kx1…③
由图线可知t1=0.2s时,A、B两物体分离,设此时弹簧的压缩量为x2,对B物体由牛顿运动定律有:kx2-mg=ma…④
由A、B在0~0.2s内做匀加速运动可得:
…⑤
由③~⑤式并代入数据可得:k=300N/m
设t2=0.1s时弹簧的弹力为F3,弹簧的压缩量为x3,由A、B在0~0.1s内做匀加速运动可得:…⑥
F3=kx3…⑦
由⑥~⑦式并代入数据可得:F3=74N
答:(1)t=0和t=0.1s两时刻弹簧的弹力分别为80N、74N;
(2)弹簧的劲度系数为300N/m
一轻质弹簧原长10cm,甲乙两人同时用20N的力在两端反向拉弹簧,其长度变为12cm,若将弹簧一端固定,由甲一人用40N的力拉,则此时弹簧长度为______cm,此弹簧的劲度系数为______N/m.
正确答案
14
1000
解析
解:由题意:当拉力为F1=20N时,弹簧的伸长量为:x1=12cm-10cm=2cm,
当拉力为F2=40N时,根据胡克定律F=kx得:
=
则得:
x2=x1=
×2cm=4cm,即弹簧的伸长量为4cm,
所以此时弹簧的长度为:
L=L0+x2=10cm+4cm=14cm;
由公式F=kx得:k==
N/m=1000N/m.
故答案为:14,1000.
一轻质弹簧,当在其上端放一重为10N的物体时(下端固定),弹簧长为5cm,当将该10N的物体挂在弹簧的下端时(弹簧上端固定),弹簧长度为15cm,试求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)弹簧的原长;
(3)当弹簧下端悬挂30N的重物时,弹簧的长度为多少?(在弹簧限度内)
正确答案
解:(1)设弹簧的原长为l,劲度系数为k,弹簧上端放10N物体时有:
k(l-5×10-2m)=10N…①
弹簧下端挂10N物体时有:
…②
由①②联立得,k=200N/m.
(2)将k=200N/m带入①得,l=10cm.
(3)设此时弹簧的长度为L,则
k(L-10×10-2m)=30N
解之得,L=25cm.
解析
解:(1)设弹簧的原长为l,劲度系数为k,弹簧上端放10N物体时有:
k(l-5×10-2m)=10N…①
弹簧下端挂10N物体时有:
…②
由①②联立得,k=200N/m.
(2)将k=200N/m带入①得,l=10cm.
(3)设此时弹簧的长度为L,则
k(L-10×10-2m)=30N
解之得,L=25cm.
一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为( )
正确答案
解析
解:由胡克定律得 F=kx,式中x为形变量,
设弹簧原长为l0,则有
F1=k(l0-l1),
F2=k(l2-l0),
联立方程组可以解得 k=,所以C项正确.
故选C.
在弹性限度内一个原长为20cm的弹簧,受到50N的拉力时,总长为22cm.其劲度系数为______.
正确答案
2500N/m
解析
解:弹簧的伸长量x=22cm-20cm=2cm,
根据胡克定律得,F=kx得,k=.
故答案为:2500N/m
如图所示,劲度系数分别为k1=30N/m,k2=50N/m轻弹簧竖直挂着,两弹簧之间有一质量为m1=2kg重物,最下端挂一质量为m2=4kg重物,现用力F竖直向上托起m2,当力F为______N时,两弹簧总长等于两弹簧原长之和.(取g=10m/s2)
正确答案
41.25
解析
解:据题意知:只有当k1的伸长与k2的压缩量相等时,两弹簧总长才等于两弹簧原长之和,m2g=40N.
根据平衡条件和胡克定律得:
对m2:F-m2g=k2x2;
对m1:m1g-(F-m2g)=k1x1,
又 x1=x2
联立得:=
代入得:=
解得:F=41.25N;
故答案为:41.25.
如图所示,在光滑的水平面上,A、B两物体的质量mA=2mB,A物体与轻质弹簧相连,弹簧的另一端固定在竖直墙上,开始时,弹簧处于自由状态,当物体B沿水平向左运动,使弹簧压缩到最短时,A物体给弹簧的作用力的大小为3F,则B对A的作用力( )
正确答案
解析
解:设B质量为m则A为2m,设则B对A的作用力为f,由牛顿第三定律得,A对B的作用力大小仍未f,
对B由牛顿第二定律得:a= ①
A物体给弹簧的作用力的大小为3F,则弹簧对A的作用力大小也为3F,
对A由牛顿第二定律得:a=②
①②联立得:f=F故BCD错误,A正确;
故选:A.
如图所示,GA=100N,GB=40N,弹簧的劲度系数为500N/m,不计绳重和摩擦,则物体A对支持面的压力为______N,弹簧的伸长量为______ cm.
正确答案
60
8
解析
解:以B物体为研究对象,由平衡条件得:绳子的拉力大小 T=GB=40N
则弹簧的弹力 F=T=40N
根据胡克定律 F=kx得
x==
m=0.08m=8cm
再对A物体研究,A受到重力GA、弹簧的拉力F和地面的支持力N作用,由平衡条件得
N=GA-F=100N-40N=60N
根据牛顿第三定律得,物体A对支持面的压力大小N′=N=60N,方向竖直向下.
故答案为:60、8
一根劲度系数为400N/m的轻质弹簧,原长12cm,当受到一个大小为16N的压力作用时,该弹簧将缩短到______ cm.
正确答案
8
解析
解:根据胡克定律F=kx得,弹簧的压缩量x=.弹簧的长度L=L0-x=8cm.
故答案为:8.
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