Question

20．如圖是“牛頓擺”裝置，5個完全相同的小鋼球用輕繩懸掛在水平支架上，5根輕繩互相平行，5個鋼球彼此緊密排列，球心等高．用1、2、3、4、5分別標(biāo)記5個小鋼球．關(guān)于此實驗，下列說法中正確的是（　�。�

• A． 當(dāng)把小球1向左拉起一定高度，然后由靜止釋放，可觀察到小鋼球5向右擺起，且達(dá)到的最大高度與小鋼球1的釋放高度相同
• B． 如果同時向左拉起小鋼球1、2、3到相同高度，同時由靜止釋放，經(jīng)碰撞后，小鋼球4、5一起向右擺起，且上升最大高度高于小鋼球1、2、3的釋放高度
• C． 上述整個實驗過程中，5個小鋼球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，動量守恒
• D． 如果同時向左拉起小鋼球1、2、3到相同高度，同時由靜止釋放，經(jīng)碰撞后，小鋼球3、4、5一起向右擺起，且上升最大高度等于小鋼球1、2、3的釋放高度

Answer 1

分析 完全相同的小鋼球與小鋼球之間發(fā)生的是彈性碰撞，每個小鋼球的質(zhì)量相等，每兩個小球碰撞后交換速度，1與2碰后，1停止2向右，2與3碰后，2停止，3具有向右的速度．如果同時向左拉起小球1、2、3到相同高度（如圖丙）并由靜止釋放，根據(jù)動量守恒和機(jī)械能守恒分析小球上升的最大高度．

解答 解：A、小球與小球之間發(fā)生的是彈性碰撞，由于小球完全一樣，結(jié)合碰撞過程中動量守恒和動能守恒可知：每兩個小球碰后會交換速度，1與2碰后，1停止2向右，2與3碰后，2停止，3具有向右的速度，3與4碰后，3停止，4具有向右的速度，4與5碰后，4停止，5具有向右的速度，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知球5向右擺起，且達(dá)到的最大高度與球1的釋放高度相同，故A正確；
BD、如果同時向左拉起小球1、2、3到相同高度同時由靜止釋放，則3與4碰后，3停止4具有向右的速度，4與5碰撞交換速度，4停止5向右擺起；3剛停止的時候2球過來與之碰撞交換速度，然后3與4碰撞，使4向右擺起；2球剛停止的時候1球過來與之碰撞交換速度，然后2與3碰撞交換速度，使3向右擺起；故經(jīng)碰撞后，小球3、4、5一起向右擺起，且上升的最大高度與小球1、2、3的釋放高度相同，故B錯誤，D正確；
C、由分析知說明該過程，每兩個小球碰撞的過程機(jī)械能守恒、動量守恒，擺動時動量不守恒，故C錯誤；
故選：AD

點評 本題主要考查了動量守恒定律即機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，涉及到多個彈性碰撞連續(xù)發(fā)生的過程，要明確每次發(fā)生彈性碰撞的兩個小球機(jī)械能守恒、動量守恒，碰后兩者交換速度．