Question

20．如图是“牛顿摆”装置，5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，5根轻绳互相平行，5个钢球彼此紧密排列，球心等高．用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球．关于此实验，下列说法中正确的是（　　）

• A． 当把小球1向左拉起一定高度，然后由静止释放，可观察到小钢球5向右摆起，且达到的最大高度与小钢球1的释放高度相同
• B． 如果同时向左拉起小钢球1、2、3到相同高度，同时由静止释放，经碰撞后，小钢球4、5一起向右摆起，且上升最大高度高于小钢球1、2、3的释放高度
• C． 上述整个实验过程中，5个小钢球组成的系统机械能守恒，动量守恒
• D． 如果同时向左拉起小钢球1、2、3到相同高度，同时由静止释放，经碰撞后，小钢球3、4、5一起向右摆起，且上升最大高度等于小钢球1、2、3的释放高度

Answer 1

分析 完全相同的小钢球与小钢球之间发生的是弹性碰撞，每个小钢球的质量相等，每两个小球碰撞后交换速度，1与2碰后，1停止2向右，2与3碰后，2停止，3具有向右的速度．如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度（如图丙）并由静止释放，根据动量守恒和机械能守恒分析小球上升的最大高度．

解答 解：A、小球与小球之间发生的是弹性碰撞，由于小球完全一样，结合碰撞过程中动量守恒和动能守恒可知：每两个小球碰后会交换速度，1与2碰后，1停止2向右，2与3碰后，2停止，3具有向右的速度，3与4碰后，3停止，4具有向右的速度，4与5碰后，4停止，5具有向右的速度，根据机械能守恒定律可知球5向右摆起，且达到的最大高度与球1的释放高度相同，故A正确；
BD、如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度同时由静止释放，则3与4碰后，3停止4具有向右的速度，4与5碰撞交换速度，4停止5向右摆起；3刚停止的时候2球过来与之碰撞交换速度，然后3与4碰撞，使4向右摆起；2球刚停止的时候1球过来与之碰撞交换速度，然后2与3碰撞交换速度，使3向右摆起；故经碰撞后，小球3、4、5一起向右摆起，且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同，故B错误，D正确；
C、由分析知说明该过程，每两个小球碰撞的过程机械能守恒、动量守恒，摆动时动量不守恒，故C错误；
故选：AD

点评 本题主要考查了动量守恒定律即机械能守恒定律的应用，涉及到多个弹性碰撞连续发生的过程，要明确每次发生弹性碰撞的两个小球机械能守恒、动量守恒，碰后两者交换速度．