Question

【题目】如图，大小相同的摆球A和B的质量分别为m和3m，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，现将摆球A向左拉开一小角度后释放。若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是（　　）

A. 第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等

B. 第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等

C. 第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同

D. 发生第二次碰撞时，两球在各自的平衡位置

Answer 1

【答案】AD

【解析】

A.两球在碰撞前后，水平方向不受外力，故水平方向两球组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有：mv0=mv1+3mv2，两球碰撞是弹性的，故机械能守恒，即：mv02=mv12+3mv22，解两式得：v1=-，v2=，可见第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等，故A正确；

B.因两球质量不相等，故两球碰后的动量大小不相等，方向相反，故B错误；

C.碰撞后两球做圆周运动，机械能守恒，设绳长为L，设球的最大摆角分别为α、β，由机械能守恒定律得，对a球：mv12=mgL（1-cosα），对b球：3mv22=3mgL（1-cosβ），解得：cosα=cosβ，则α=β，即：第一次碰撞后，两球的最大摆角相同，故C错误；

D.由单摆的周期公式可知，两球摆动周期相同，经半个周期后，两球在平衡位置处发生第二次碰撞，故D正确。