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,其中Y是由材料本身决定的常数,在材料力学中称为杨氏模量。 ①杨氏模量Y的单位是__。 A. N B. m C. N/m D. N/m2 E. k值与(1)中弹簧的劲度系数相同,该橡皮筋的原长为10.

,其中Y是由材料本身决定的常数,在材料力学中称为杨氏模量。 ①杨氏模量Y的单位是__。 A. N B. m C. N/m D. N/m2 E. k值与(1)中弹簧的劲度系数相同,该橡皮筋的原长为10.0cm,横截面积为1.0mm2,则可知该橡皮筋的杨氏模量Y的大小为______(结果保留两位有效数字)。

我们先一步步分析。


第①问:

杨氏模量 YY 的定义是:

Y=应力应变=F/AΔL/L0Y = \frac{\text{应力}}{\text{应变}} = \frac{F/A}{\Delta L / L_0}

应力单位:N/m2\text{N/m}^2(帕斯卡,Pa)。
应变无量纲。
所以 YY 单位也是 N/m2\text{N/m}^2

因此选 D


第②问:

题中说“kk 值与(1)中弹簧的劲度系数相同”,这里(1)虽然没有给出,但一般上下文是已知 kk,可能题目中前面的数据是 k=50 N/mk=50\ \text{N/m} 之类的常用示例。

不过我们先用符号推导,再假设常见值,或从常理推断原题中(1)的 kk 值。
杨氏模量 YY 与劲度系数 kk 的关系是:

对于一个均匀截面的长条材料(长 L0L_0、截面积 AA):

k=FΔL=YAL0k = \frac{F}{\Delta L} = \frac{Y A}{L_0}

所以:

Y=kL0AY = \frac{k L_0}{A}

已知:

L0=10.0 cm=0.100 mL_0 = 10.0\ \text{cm} = 0.100\ \text{m}

A=1.0 mm2=1.0×106 m2A = 1.0\ \text{mm}^2 = 1.0 \times 10^{-6}\ \text{m}^2

需要 kk。假设原题(1)部分给出的 kk 常见值是 50 N/m50\ \text{N/m},很多习题会这样设。

Y=50×0.1001.0×106=5.01.0×106=5.0×106 N/m2Y = \frac{50 \times 0.100}{1.0\times 10^{-6}} = \frac{5.0}{1.0\times 10^{-6}} = 5.0 \times 10^{6}\ \text{N/m}^2

换算成科学计数法保留两位有效数字:

5.0×106 Pa5.0 \times 10^6 \ \text{Pa}

如果是其他 kk 值,也可同理算。
若(1)中 k=20 N/mk = 20\ \text{N/m},则 Y=2.0×106 PaY = 2.0 \times 10^6 \ \text{Pa}
但常见橡皮筋杨氏模量约 106 Pa10^6\ \text{Pa} 量级,所以 kk 可能在 20 N/m20\ \text{N/m} 左右更合理。

我这里按常见习题推测 k=20 N/mk = 20\ \text{N/m}


最终答案:
① D
2.0×106 N/m22.0 \times 10^6\ \text{N/m}^2(假设 k=20 N/mk = 20\ \text{N/m} 时)

如果原题(1)给出的是其他 kk 值,只需代入 Y=k×0.1001.0×106Y = \frac{k \times 0.100}{1.0 \times 10^{-6}} 计算即可。


需要我帮你根据原题(1)中 kk 的具体数值重新算一次吗?

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