52、在弹性范围内,甲乙两杆横截面面积、材料、轴力均相等,而长度不等,则它们的()相等,()不等。A. 应力/应变B. 应力/变形C. 变形/应变D. 应变/应力
A. 应力/应变
B. 应力/变形
C. 变形/应变
D. 应变/应力
题目解答
答案
解析
本题考查知识点为轴向拉压杆的应力、应变和变形的计算及影响因素。解题思路是根据轴向拉压杆的应力、应变和变形的计算公式,结合题目所给条件,分别分析应力、应变和变形是否相等。
1. 分析应力
根据轴向拉压杆的应力计算公式$\sigma=\frac{F_N}{A}$,其中$\sigma$为应力,$F_N$为轴力,$A$为横截面面积。
已知甲乙两杆的轴力$F_{N甲}=F_{N乙}$,横截面面积$A_{甲}=A_{乙}$,将其代入公式可得:
$\sigma_{甲}=\frac{F_{N甲}}{A_{甲}}$,$\sigma_{乙}=\frac{F_{N乙}}{A_{乙}}$
因为$F_{N甲}=F_{N乙}$,$A_{甲}=A_{乙}$,所以$\sigma_{甲}=\sigma_{乙}$,即甲乙两杆的应力相等。
2. 分析应变
根据胡克定律$\sigma = E\varepsilon$,其中$\sigma$为应力,$E$为材料的弹性模量,$\varepsilon$为应变,变形可得$\varepsilon=\frac{\sigma}{E}$。
已知甲乙两杆材料相同,则弹性模量$E_{甲}=E_{乙}$,又因为前面已求得$\sigma_{甲}=\sigma_{乙}$,将其代入公式可得:
$\varepsilon_{甲}=\frac{\sigma_{甲}}{E_{甲}}$,$\varepsilon_{乙}=\frac{\sigma_{乙}}{E_{乙}}$
因为$\sigma_{甲}=\sigma_{乙}$,$E_{甲}=E_{乙}$,所以$\varepsilon_{甲}=\varepsilon_{乙}$,即甲乙两杆的应变相等。
3. 分析变形
根据轴向拉压杆的变形计算公式$\Delta l=\frac{F_Nl}{EA}$,其中$\Delta l$为变形量,$F_N$为轴力,$l$为杆长,$E$为材料的弹性模量,$A$为横截面面积。
已知甲乙两杆的轴力$F_{N甲}=F_{N乙}$,材料相同则弹性模量$E_{甲}=E_{乙}$,横截面面积$A_{甲}=A_{乙}$,但长度不等,即$l_{甲}\neq l_{乙}$,将其代入公式可得:
$\Delta l_{甲}=\frac{F_{N甲}l_{甲}}{E_{甲}A_{甲}}$,$\Delta l_{乙}=\frac{F_{N乙}l_{乙}}{E_{乙}A_{乙}}$
因为$F_{N甲}=F_{N乙}$,$E_{甲}=E_{乙}$,$A_{甲}=A_{乙}$,$l_{甲}\neq l_{乙}$,所以$\Delta l_{甲}\neq \Delta l_{乙}$,即甲乙两杆的变形不等。
综上,甲乙两杆的应力和应变相等,变形不等,答案选B。