问题 计算题

(16分)如图所示,原长分别为L1L2、劲度系数分别为k1k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上。两弹簧之间有一质量为m1的物体,最下端挂着质量为m2的另一物体,整个装置处于静止状态。

(1)这时两个弹簧的总长度为多大?

(2)若用一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,求这时平板受到下面物体m2的压力。

答案

(1)L1+L2++

(2)FN'=+m2g

(1)劲度系数为k1轻质弹簧受到的向下拉力(m1+m2g,设它的伸长量为x1,根据胡克定律有:(m1+m2g=k1 x1     (2分)

解得:    (2分)

劲度系数为k2轻质弹簧受到的向下拉力m2g,设它的伸长量为x2,根据胡克定律有:

m2g=k2 x2            (2分)

解得:  (2分

这时两个弹簧的总长度为:L=L1+L2+x1+x2=L1+L2++  (2分)

(2)根据题意,下面的弹簧应被压缩x,上面的弹簧被拉伸x

m1为对象,根据平衡关系有     (k1+k2x=m1g  (2分)

解得:     (1分)

m2为对象,设平板对m2的支持力为FN,根据平衡关系有  

FN=k2x+m2g=+m2g    (2分)

故这时平板受到下面物体m2的压力   FN'=+m2g   (1分)

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