Question

右圖是“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分別標記5個小鋼球。當把小球1向左拉起一定高度，如圖甲所示，然后由靜止釋放，在極短時間內經過小球間的相互碰撞，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，如圖乙所示。關于此實驗，下列說法中正確的是

A．上述實驗過程中，5個小球組成的系統機械能守恒，動量守恒

B．上述實驗過程中，5個小球組成的系統機械能不守恒，動量不守恒

C．如果同時向左拉起小球1、2、3到相同高度（如圖丙所示），同時由靜止釋放，經碰撞后，小球4、5一起向右擺起，且上升的最大高度高于小球1、2、3的釋放高度

D．如果同時向左拉起小球1、2、3到相同高度（如圖丙所示），同時由靜止釋放，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

Answer 1

D

試題分析：上述實驗過程中，小球5能夠達到與小球1釋放時相同的高度，說明系統機械能守恒，而且小球5離開平衡位置的速度和小球1擺動到平衡位置的速度相同，說明碰撞過程動量守恒，但隨后上擺過程動量不守恒，動量方向在變化，選項AB錯。根據前面的分析，碰撞過程為彈性碰撞。那么同時向左拉起小球1、2、3到相同高度（如圖丙所示），同時由靜止釋放，那么球3先以與球4發生彈性碰撞，此后球3的速度變為0，球4獲得速度后與球5碰撞，球5獲得速度，開始上擺，同理球2與球3碰撞，最后球4以速度上擺，同理球1與球2碰撞，最后球3以速度上擺，所以選項C錯D對。