Question

14．如图所示，一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水平光滑固定轴O旋转，初始状态为静止悬挂．现有一个小球自左方水平打击细杆．设小球与细杆之间为非弹性碰撞．则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统（　　）

• A． 只有机械能守恒
• B． 只有动量守恒
• C． 只有对转轴O的角动量守恒
• D． 机械能、动量和角动量均守恒

Answer 1

分析 根据机械能守恒的条件可得机械能是否守恒，根据动量守恒的条件判定动量是否守恒；根据角动量守恒的条件判定角动量是否守恒．

解答 解：A、由题可知，小球与细杆之间为非弹性碰撞，所以该过程中机械能不守恒．故A错误；
B、对小球和杆进行受力分析可知，在小球与杆碰撞的过程中，除小球与杆的作用外，杆还受到固定转轴O点的作用力，由于O是转轴，在小球与杆碰撞的过程中对杆的作用力既有竖直方向的分力，还有水平方向的分力，小球与杆在水平方向的动量不守恒．故B错误；
C、D、以小球与杆组成的系统为研究对象，可知杆受到重力与转轴O的作用力，力的作用线都过转轴O点；在碰撞的过程中小球受到的重力也过O点，所以系统受到的力除过O点的作用力外，合外力是0，所以小球与杆组成的系统对转轴O的角动量守恒．结合AB的分析可知，在碰撞过程中对细杆与小球这一系统只有对转轴O的角动量守恒．故C正确，D错误．
故选：C

点评 该题考查机械能守恒的条件、动量守恒的条件和角动量守恒的条件，结合相关的条件分析即可．
其中由于角动量守恒的条件属于高中物理竞赛的范围，参加竞赛的同学可以选做该题．