题目内容

9.如图所示,一劲度系数为k1的弹簧,竖直地放在桌面上,上面压一质量为m的物体.另一劲度系数为k2的弹簧竖直地放在物体上面,其下端与物体的上表面连接在一起,两个弹簧的质量都不计,现在要使物体在静止时下面弹簧压缩量减为原来的$\frac{4}{5}$时,应将上面弹簧的上端A竖直向上提高一段距离d,求出d的值.

分析 对物体受力分析,有平衡条件可求弹簧的型变量,上面弹簧的上端A竖直向上提高的距离为两弹簧的形变量之和.

解答 解:初状态时,对下面弹簧:k1△x1=mg,得:△x1=$\frac{mg}{{k}_{1}}$ ①
下面弹簧的弹力减为原来的$\frac{4}{5}$时,k1△x1′=$\frac{4}{5}$mg,
得:△x1′=$\frac{4mg}{5{k}_{1}}$②
则下面弹簧的伸长量为:△x=△x1-△x1′=$\frac{mg}{5{k}_{1}}$
上面弹簧上的拉力为$\frac{1}{5}$mg
则k△x2=$\frac{1}{5}$mg
即上面弹簧的伸长量为:△x2=$\frac{mg}{5{k}_{2}}$
则上面弹簧的上端A竖直向上提高$\frac{mg}{5{k}_{1}}+\frac{mg}{5{k}_{2}}$;
答:上面弹簧的上端A竖直向上提高一段距离d为$\frac{mg}{5{k}_{1}}+\frac{mg}{5{k}_{2}}$.

点评 考查了胡克定律,物体平衡时合力为零,会求多个弹簧串联时位移关系.

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