Question

如图所示，一根轻弹簧竖直直立在水平地面上，下端固定，在弹簧的正上方有一个物块，物块从高处自由下落到弹簧上端点O，将弹簧压缩，弹簧被压缩了x₀时，物块的速度变为零．从物块与弹簧接触开始，物块加速度的大小随下降的位移x变化的图象可能是下图中的(　　)．

Answer 1

D

物块从接触弹簧到弹簧被压缩到最短，物块受到弹力和重力两个力的作用，物块到达平衡位置之前，合外力向下，由牛顿第二定律得：
mg－kx＝ma₁，得：a₁＝g－x
物块到达平衡位置之后，合外力向上，由牛顿第二定律得：kx－mg＝ma₂，得：a₂＝x－g
可见，物块到达平衡位置前后，a-x图象均为直线，且斜率的绝对值相等，物块刚接触弹簧时加速度为重力加速度．由于物块从弹簧上端落下来，故到其速度减为零时，加速度大于重力加速度．设物块到达平衡位置时弹簧压缩了x₁，物块速度减为零时弹簧压缩了x₀，这时有：
x₁＝，a₂＝x₀－g>g，x₀>，所以x₁<x₀，图象D正确．