Question

如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧一直保持竖直），下列说法中正确的是（　　）

• A、小球在最低点受到的弹力等于小球重力的2倍
• B、小球的速度一直在增大
• C、小球的动能先增大后减小
• D、小球的加速度最大值等于重力加速度

Answer 1

分析：小球自由落下，接触弹簧时有竖直向下的速度，接触弹簧后，弹簧被压缩，弹簧的弹力随着压缩的长度的增大而增大．以小球为研究对象，开始阶段，弹力小于重力，合力竖直向下，与速度方向相同，小球做加速运动，合力减小；当弹力大于重力后，合力竖直向上，小球做减速运动，合力增大．

解答：解：A、球所受弹力最大时也就是速度为0时，此时弹簧的压缩量最大．若小球以初速度为0从接触弹簧开始释放，当弹簧压缩量最大为x，则有：mgx=

1

2

kx2，此时弹簧弹力F=kx=2mg；
本题中的小球是从高空下落的，所以弹簧压缩量最大时弹簧的形变量就会更大，这样它受到的弹力就大于2G．故A错误；
B、小球开始下落时，只受重力作用做加速运动，当和弹簧接触时，受到弹簧弹力作用，开始时弹簧压缩量小，因此重力大于弹力，此时：mg-kx=ma，随着弹簧压缩量的增加，弹力增大，加速度减小，但是物体仍加速运动，当mg=kx时，速度最大，然后弹簧继续被压缩，当mg=kx时，加速度等于零，速度最大，物体继续向下运动，弹簧继续被压缩，弹力大于重力，物体开始减速运动，所以整个过程中物体先加速后减速运动，故B错误，C正确；
D、当运动到最低点时，加速度最大．若小球从弹簧原长位置处下降，根据运动的对称性，到达最低点加速度为g，方向向上，若从一定高度下落，最低点位置还要更低，则加速度大于g．故D错误．
故选：C

点评：正确的分析小球压缩弹簧整个过程中弹力、合力以及速度的变化，能根据弹性势能表达式推导最大弹力大于2倍的重力是解决本题的关键