Question

【題目】老師課上用如圖所示的“牛頓擺”裝置來研究小球之間的碰撞，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，球心等高且位于同一直線上，用1、2、3、4、5分別標記5個小鋼球. 當把小球1向左拉起一定高度后由靜止釋放，使它在極短時間內撞擊其他小球，對此實驗的下列分析中，正確的是（ ）

A.上述實驗中，可觀察到球5向右擺起，且達到的最大高度與球1的釋放高度相同

B.上述碰撞過程中，5個小球組成的系統機械能守恒，動量守恒

C.如果同時向左拉起小球1、2、3到相同高度后，在同時由靜止釋放，經碰撞后，小球4、5一起向右擺起，且上升的最大高度大于小球1、2、3的釋放高度

D.若只用小球1、2進行實驗，將它們分別向左、右各拉起一個較小的高度，且小球1的高度是小球2的兩倍，由靜止釋放，可觀察到發生碰撞后兩小球均反彈并返回初始高度

Answer 1

【答案】AB

【解析】

A. 上述實驗中，由于5個球是完全相同的小球，則相互碰撞時要交換速度，即第5個球被碰瞬時的速度等于第1個球剛要與2球碰撞時的速度，由能量關系可知，觀察到球5向右擺起，且達到的最大高度與球1的釋放高度相同，選項A正確；

B. 上述碰撞過程中，5個小球組成的系統碰撞過程無能量損失，則機械能守恒，水平方向受合外力為零，則系統的動量守恒，選項B正確；

C. 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C錯誤；

D. 若只用小球1、2進行實驗，將它們分別向左、右各拉起一個較小的高度，且小球1的高度是小球2的兩倍，由靜止釋放，則到達最低點時1球的速度是2球的兩倍，相碰后兩球交換速度各自反彈，則可觀察到發生碰撞后小球2的高度是小球1的兩倍，選項D錯誤。