题目内容

12.如图所示,两个大小相等的小钢球A和B,质量分别为m和3m,用轻绳悬挂在水平支架上,两根轻绳相互平行,两个钢球的球心等高.当把小球A向左拉起一定高度,然后由静止释放,在最低点与小球B发生碰撞,且碰撞过程中无能量损失.以下说法正确的是(  )
A.第一次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等
B.第一次碰撞后的瞬间,两球的动量大小相等
C.第一次碰撞后,两球上升的最大高度相同
D.第一次碰撞后的瞬间,两球的动能相等

分析 根据动量守恒定律与能量守恒即可求出碰撞后的速度;由机械能守恒求出小球上升的高度;由动能的公式即可求出动能关系.

解答 解:A、设A与B碰撞前的速度为v0,碰撞后两球的速度分别是v1和v2,由动量守恒得:
mv0=mv1+3mv2
由能量守恒得:$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}+\frac{1}{2}•3m{v}_{2}^{2}$
联立可得:${v}_{1}=-\frac{1}{2}{v}_{0}$,${v}_{2}=\frac{1}{2}{v}_{0}$,所以在第一次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等.故A正确;
B、一第次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等,但二者的质量不相等,所以动量的大小不相等.故B错误;
C、第一次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等,根据机械能守恒可知,上升的高度:h=$\frac{{v}_{1}^{2}}{2g}=\frac{{v}_{2}^{2}}{2g}=\frac{{v}_{0}^{2}}{8g}$.故C正确;
D、第一次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等,但二者的质量不相等,根据动能的公式:${E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$可知二者的动能不相等.故D错误;
故选:AC

点评 解决本题的关键要掌握动量守恒定律和机械能守恒定律,并能用来分析两球碰撞前后的速度,从而寻找守恒量.

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