题目
一劲度系数为k的轻弹簧,下端挂一质量为m的物体,系统的振动周期为T1.若将此弹簧截去一半的长度,下端挂一质量为m/2的物体,则系统振动周期T2等于().A. 2T1 B. T1 C. _(1)/sqrt (2) D. T1/2 E. T1/4
一劲度系数为k的轻弹簧,下端挂一质量为m的物体,系统的振动周期为T1.若将此弹簧截去一半的长度,下端挂一质量为m/2的物体,则系统振动周期T2等于().
A. 2T1B. T1
C.

D. T1/2
E. T1/4
题目解答
答案
D. T1/2
解析
本题考查弹簧振子周期公式的应用,关键在于理解弹簧截断后劲度系数的变化规律。
核心思路:
- 原系统周期公式为 $T_1 = 2\pi \sqrt{\dfrac{m}{k}}$。
- 弹簧截断一半长度后,劲度系数变为原来的2倍(因弹簧长度减半,等效为两段并联,总劲度系数增大)。
- 新系统质量变为 $m/2$,代入周期公式即可比较 $T_2$ 与 $T_1$ 的关系。
步骤1:分析原系统的周期
原系统周期为:
$T_1 = 2\pi \sqrt{\dfrac{m}{k}}$
步骤2:确定截断后弹簧的劲度系数
弹簧截断一半长度后,劲度系数变为原来的2倍,即 $k' = 2k$。
(推导:原弹簧伸长 $x$ 时力为 $kx$,截断后相同力作用下伸长 $x/2$,故 $k' = 2k$。)
步骤3:计算新系统的周期
新系统质量为 $m/2$,代入周期公式:
$T_2 = 2\pi \sqrt{\dfrac{m/2}{2k}} = 2\pi \sqrt{\dfrac{m}{4k}} = \dfrac{2\pi}{2} \sqrt{\dfrac{m}{k}} = \dfrac{T_1}{2}$