Question

【题目】如图所示，一轻杆两端分别固定a、b 两个半径相等的光滑金属球，a球质量大于b球质量．整个装置放在光滑的水平面上，将此装置从图示位置由静止释放，则（ ）

A.在b球落地前瞬间，a球的速度方向向右

B.在b球落地前瞬间，a球的速度方向向左

C.在b球落地前的整个过程中，轻杆对b球的冲量为零

D.在b球落地前的整个过程中，轻杆对b球做的功为零

Answer 1

【答案】D

【解析】

A、B、对两球及杆系统，在b球落地前瞬间，b球的水平速度为零，根据系统水平方向动量守恒，系统初始动量为零，则此时a球的速度必定为零，故A、B均错误；

C、对b球，水平方向上动量变化为零，由动量定理可知，杆对b球的水平冲量为零．在竖直方向上，根据系统机械能守恒可知，b落地时速度与只在重力作用下的速度一样，如图所示v-t图象中斜线为b球自由落体运动的图线，曲线为b球竖直方向的运动图线，在竖直方向上运动的位移与落地速度相同，对比可知b球落地所用时间相对自由落体运动的时间要长，由动量定理可知杆对b球的竖直方向的冲量必定不为零，且冲量方向向上，所以杆对b球的水平和竖直冲量可知，杆对b球的冲量不为零，且方向竖直向上．故C错误；

D、设杆对a球做功W1，对b球做功W2，系统机械能守恒，则除了重力之外的力的功必定为零，即W1+W2=0，对a球由动能定理可知W1=0，故W2=0．故D正确．