题目
【单选题】材料相同,但直径与长度不同的两根钢丝,其杨氏模量Y值和伸长量:()A. 两者均不同 ;B. 两者均相同 ;C. 杨氏模量Y相同,但伸长量不同;D. 杨氏模量Y不同,但伸长量相等
【单选题】材料相同,但直径与长度不同的两根钢丝,其杨氏模量Y值和伸长量:()
A. 两者均不同 ;
B. 两者均相同 ;
C. 杨氏模量Y相同,但伸长量不同;
D. 杨氏模量Y不同,但伸长量相等
题目解答
答案
C. 杨氏模量Y相同,但伸长量不同;
解析
本题考查杨氏杨氏模量和伸长量的概念及影响因素。解题思路是先明确杨氏模量和伸长量的定义及决定因素,再根据题目中两根钢丝的条件进行分析。
1. 分析杨氏模量
杨氏模量 $Y$ 是材料的一种固有属性,它只取决于材料本身的性质,与材料的形状(如直径、长度等)无关。
题目中明确说明两根钢丝材料相同,根据杨氏模量的性质可知,这两根钢丝的杨氏模量 $Y\text{Y}$ 是相同的。
2.分析伸长量
根据胡克定律,在弹性限度内,物体的伸长量 $\Delta L$ 的计算公式为 $\Delta L=\frac{FL}{YS}$,其中 $F$ 是所受的外力,$L$ 是物体的原长,$Y$ 是杨氏模量,$S$ 是物体的横截面积。
设两根钢丝的直径分别为 $d_1$、$d_2$($d_1\neq d_2$),长度分别为 $L_1$、$L_2$($L_1\neq L_2$),横截面积分别为 $S_1 = \frac{\pi d_1^2}{4}$,$S_2=\frac{\pi d_2^2}{4}$。
由于两根钢丝直径不同,所以 $S_1\neq S2$,长度不同,即 $L_1\neq L_2$,虽然材料相同 $Y$ 相同,在受相同外力 $F$ 的情况下,根据 $\Delta L=\frac{FL}{YS}$ 可知,两根钢丝的伸长量 $\Delta L_1=\frac{FL_1}{YS_1}$ 和 $\Delta L_2=\frac{FL_2}{YS_2}$ 是不同的。