题目内容

如图所示,两个弹簧的质量不计,劲度系数分别为,它们一端固定在质量为m的物体上,另一端分别固定在P、Q上,当物体平衡时上面的弹簧()处于原长,若要把物体的质量换为2m(弹簧的长度不变,且均在弹性限度内),当物体再次平衡时,物体与第一次平衡时相比下降的距离x为多大?

答案:略
解析:

如下图甲所示,可将物体视作质点.设弹簧,处于原长时其上端位置在点,由图可以看出,当将质量为m的物体连在弹簧中间时,弹簧的压缩量为,弹簧处于原长;当将物体质量换为2m时,设物体与第一次平衡时相比下降的距离为x,则弹簧的压缩量将变为,而弹簧则由原长变为拉伸,其伸长量为x

题目中描述了两个状态:(1)质量为m的物体的平衡状态;(2)质量为2m物质的平衡状态.在状态(1)时,物体m受力情况如图乙所示,其中为弹簧对物体向上的弹力.

由平衡条件和胡克定律得:

在状态(2)时,物体2m受力情况如图丙所示,其分别表示弹簧对物体的弹力,

同样可得:

综合①~⑤式求出


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