弹簧一物块直线振动系统中,物块质量m,两根弹簧的刚度系数各为k1和k2。若用一根等效弹簧代替这两根弹簧,则其刚度系数k为:
A、
B、
C、
D、
【正确答案:D】
这里需要些想象力,当弹簧串联时,弹簧的由于伸长或压缩产生的力必定相等,也就是k1*x1=k2*x2,而物体的位移是x=(x1+x2)/2,满足kx=k1*x1+k2*x2=2k1*x1
然后通过前两式子带入就会得到kx=k1*k2/(k1+k2)*x,也就是k=k1*k2/(k1+k2)
并联则两弹簧伸长量相等,位移都是x,kx=k1*x+k2*x,k=k1+k2
关于第一个弹簧系统,串联弹簧劲度系数为k1k2/(k1+k2),根据弹簧固有频率ω=√k/m
得ω=√k1k2/m(k1+k2)
关于第二个弹簧系统,等价于劲度系数为k1+k2的弹簧,故其固有频率为ω=√(k1+k2)/m
关于ω=√k/m得由来,考虑回复力F=-kx,结合牛顿第二定律F=ma=md^2x/dt^2,得二阶微分方程d^2x/dt^2+kx/m=0,设解为x=Acosωt,代入上述微分方程得ω=√k/m
1、简答如下:
(弹性势能公式:E=1/2k*X^2,此公式应该已知)
设有一质量为m的物体挂在新弹簧上,则新弹簧伸长量X=mg/k1+mg/k2,通分合并得
x=mg(k1+k2)/k1*k2 ,由胡克定律可知:mg=kx, 代入得新弹簧劲度系数k=k1*k2/(k1+k2)所以
Ep=1/2(k1*k2/(k1+k2)*x^2)
(过来人的笔记:两弹簧串联后的劲度系数相当于两电阻并联,两弹簧并联的劲度系数相当于两电阻串联)
2、此处应该是考两弹簧的受力情况:简答如下
由于串联,两弹簧受力相等,设为F,则有
Ea=1/2ka*(F/ka)^2 同理的到Eb ,此处用了胡克定律, 两式相比代入数据即可
(由于高考已经过去一年多了,大学又没有主攻物理,所以很多东西忘的差不多了,请批判继承)