如图1所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上,一质量为m的小球从离弹簧上端高h处*释放,压上弹簧后继续向下运动的过程中.若以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下建一坐标轴ox,则小球的速度平方υ2随坐标x的变化图象如图2所示,其中OA段为直线,AB段是与OA相切于A点的曲线,BC是平滑的曲线,则A、B、C各点对应的位置坐标及加速度,以下说法正确的是(  )A. xA=h,aA=gB. xB=h,aB=0C. xB=h+mgk,aB=0D. xC=h+mgk,aC>g

问题描述:

如图1所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上,一质量为m的小球从离弹簧上端高h处*释放,压上弹簧后继续向下运动的过程中.若以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下建一坐标轴ox,则小球的速度平方υ2随坐标x的变化图象如图2所示,其中OA段为直线,AB段是与OA相切于A点的曲线,BC是平滑的曲线,则A、B、C各点对应的位置坐标及加速度,以下说法正确的是(  )
A. xA=h,aA=g
B. xB=h,aB=0
C. xB=h+

mg
k
,aB=0
D. xC=h+
mg
k
,aC>g

A、OA过程是*落体运动,A的坐标是xA=h,加速度为aA=g,B在A点的下方,故A正确,B错误.
C、B点是速度最大的地方,此时重力和弹力相等,合力为0,加速度也就为0,由mg=k△x,可知△x=

mg
k
,所以B得坐标为xB=h+
mg
k
,故C正确.
D、取一个与A点对称的点为D,由A点到B点的形变量为
mg
k
,由对称性得由B到D的形变量也为
mg
k
,故到达C点时形变量要大于h+2
mg
k
,即xC>h+2
mg
k
,根据牛顿第二定律得知,加速度ac>g,故D错误.
故选AC
答案解析:小球先做*落体运动,接触弹簧后由于弹簧的弹力逐渐增大,小球先做加速度减小的变加速运动,后做加速度增大的变减速运动,当重力与弹簧的弹力大小相等时,加速度为零,根据小球的运动情况,即可xA=h,aA=g.
B点速度最大,加速度为零,根据胡克定律可求出弹簧的压缩量,得到xB.根据对称性研究D点的加速度.
考试点:牛顿第二定律;胡克定律.

知识点:本题抓住弹簧的弹力与压缩量成正比,对小球运动过程进行动态分析,抓住B点的合力为零,由胡克定律可求得弹簧的压缩量,即可得到B点的坐标.根据简谐运动的对称性,研究D点的加速度.