题目内容

如图所示,劲度系数为
k
 
2
的轻弹簧B竖直固定在桌面上,上端连接一个质量为m的物体,用细绳跨过定滑轮将物体m与另一根劲度系数为
k
 
1
的轻弹簧C连接.当弹簧C处在水平位置且未发生形变时,其右端点位于a位置.现将弹簧C的右端点沿水平方向缓慢拉到b位置时,弹簧B对物体m的弹力大小为
2
3
mg
,则ab间的距离为
1
3
mg(
1
k1
+
1
k2
)
5
3
mg(
1
k1
+
1
k2
)
1
3
mg(
1
k1
+
1
k2
)
5
3
mg(
1
k1
+
1
k2
)
分析:当弹簧C处于水平位置且右端位于a点,弹簧C刚好没有发生变形时,弹簧B受到的压力等于物体A的重力mg,根据胡克定律求出压缩量.
当将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点,弹簧B对物体A的弹力大小等于
2
3
mg
时,弹簧C处于伸长状态,而弹簧B可能伸长也可能压缩,根据胡克定律求出此时B、C形变量,由几何关系求解a、b两点间的距离.
解答:解:弹簧B的初始压缩量为:x1=
mg
k2

①拉伸弹簧C后,若弹簧B是压缩,压缩量为:x2=
2
3
mg
k2
=
2mg
3k2

此时,弹簧C的伸长量为:x3=
mg-
2
3
mg
k1
=
mg
3k1

故此时a、b间距为:△x=x3+(x1-x2)=
1
3
mg(
1
k1
+
1
k2
)

②拉伸弹簧C后,若弹簧B是伸长的,伸长量为:x2=
2
3
mg
k2
=
2mg
3k2

此时,弹簧C的伸长量为:x3=
mg+
2
3
mg
k1
=
5mg
3k1

故此时a、b间距为:△x=x3+(x1+x2)=
5
3
mg(
1
k1
+
1
k2
)

故答案为:
1
3
mg(
1
k1
+
1
k2
)
5
3
mg(
1
k1
+
1
k2
)
点评:对于含有弹簧的问题,是高考的热点,要学会分析弹簧的状态,弹簧有三种状态:原长、伸长和压缩,含有弹簧的问题中求解距离时,都要根据几何知识研究所求距离与弹簧形变量的关系.
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