Question

如图所示，一个铁球从竖直在地面上的轻质弹簧正上方某处自由落下，接触弹簧后将弹簧做弹性压缩．从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度和受到的合外力的变化情况是

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A．合力变小，速度变小

B．合力变小，速度变大

C．合力先变小后变大，速度先变小后变大

D．合力先变小后变大，速度先变大后变小

Answer 1

答案：D
解析：

铁球接触弹簧前，做自由落体运动，有一向下的速度．铁球接触弹簧后，在整个压缩弹簧的过程中，仅受重力G和弹簧弹力F的作用．开始压缩时，弹簧的弹力F小于物体的重力G，合外力向下，铁球向下做加速运动．但随着铁球向下运动，弹簧形变量增大，弹力随之增大，合外力减小，加速度减小，速度增大．在弹簧弹力增至与重力相等的瞬间，合力为零，加速度为零，速度最大．此后，弹簧弹力继续增大，弹力大于重力，合力向上且逐渐增大，加速度向上且逐渐增大，直至铁球速度逐渐减小为零，此时弹簧压缩量最大．

提示：

根据牛顿第二定律知道，物体受到的合外力与物体的加速度是瞬时对应关系，所以在分析问题时，要详尽地分析物体运动变化过程中的受力情况，进而分析加速度和速度的变化情况．本题的分析和解决，充分考查了牛顿第二定律的特点：合外力与加速度的瞬时对应关系，并考查了速度和加速度的关系，有利于加深对牛顿第二定律以及速度和加速度的关系的深入理解．