问题
选择题
如图所示,一根轻弹簧竖直直立在水平面上,下端固定.在弹簧正上方有一个物块从高处自由下落到弹簧上端O,将弹簧压缩.当弹簧被压缩了x0时,物块的速度减小到零.从物块和弹簧接触开始到物块速度减小到零过程中,物块的加速度大小a随下降位移大小x变化的图象,可能是图中的( )
A.
B.
C.
D.
答案
物块接触弹簧后,在开始阶段,物块的重力大于弹簧的弹力,合力向下,加速度向下,根据牛顿第二定律得
mg-kx=ma,得到a=g-
x,a与x是线性关系,当x增大时,a减小;k m
当弹力等于重力时,物块的合力为零,加速度a=0;
当弹力大于重力后,物块的合力向上,加速度向上,根据牛顿第二定律得,kx-mg=ma,得到a=
x-g,a与x是纯性关系,当x增大时,a增大.k m
若物块接触弹簧时无初速度,根据简谐运动的对称性,可知物块运动到最低点时加速度大小等于g,方向竖直向上,当小球以一定的初速度压缩弹簧后,物块到达最低点时,弹簧的压缩增大,加速度增大,大于g.
故选D