Question

17．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．当把小球1向左拉起一定高度，如图甲所示，然后由静止释放，在极短时间内经过小球间的相互碰撞，可观察到球5向右摆起，且达到的最大高度与球1的释放高度相同，如图乙所示．关于此实验，下列说法中正确的是（　　）

• A． 上述实验过程中，5个小球组成的系统机械能守恒，动量守恒
• B． 上述实验过程中，5个小球组成的系统机械能守恒，动量不守恒
• C． 如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小球4、5一起向右摆起，且上升的最大高度高于小球1、2、3的释放高度
• D． 如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，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

Answer 1

分析 由题意得小球与小球之间发生的是弹性碰撞，即每两个小球碰后交换速度，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…

解答 解：A、B、球5向右摆起，且达到的最大高度与球1的释放高度相同，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，不是5个小球的系统，故A错误，B错误；
C、D、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D正确，C错误；
故选：D

点评 本题实际考察了多个弹性碰撞连续发生的过程，每次弹性碰撞的两个小球机械能守恒、动量守恒，难度适中．