在物理學(xué)中,研究微觀物理問(wèn)題時(shí)借鑒宏觀的物理模型,可使問(wèn)題變得更加形象生動(dòng)。彈簧的彈力和彈性勢(shì)能變化與分子間的作用力以及分子勢(shì)能變化情況有相似之處,因此在學(xué)習(xí)分子力和分子勢(shì)能的過(guò)程中,我們可以將兩者類(lèi)比,以便于理解。
(1)輕彈簧的兩端分別與物塊A、B相連,它們靜止在光滑水平地面上,現(xiàn)給物塊B一沿彈簧方向的瞬時(shí)沖量,使其以水平向右的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng),如圖甲所示,并從這一時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí),兩物塊的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。已知A、B的質(zhì)量分別為2m0和m0,求:
a.物塊B在t=0時(shí)刻受到的瞬時(shí)沖量;
b.系統(tǒng)在之后的過(guò)程中,彈簧中儲(chǔ)存的最大彈性勢(shì)能是多少?第一次達(dá)到該值時(shí)是圖乙中的哪個(gè)時(shí)刻?
(2)研究分子勢(shì)能是研究物體內(nèi)能的重要內(nèi)容,現(xiàn)某同學(xué)計(jì)劃在COMSOL仿真軟件中對(duì)分子在分子力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行模擬,在模擬的場(chǎng)景中:兩個(gè)質(zhì)量同為m的小球A和B(可視為質(zhì)點(diǎn)且不計(jì)重力)可以在x軸上運(yùn)動(dòng),二者間具有相互作用力,將該力F隨兩球間距r的變化規(guī)律設(shè)置為和分子間作用力的變化規(guī)律相似,F(xiàn)-r關(guān)系圖的局部如圖丙所示,圖中F為“正”表示作用力為斥力,F(xiàn)為“負(fù)”表示作用力為引力,圖中的r0和F0都為已知量。若給兩小球設(shè)置不同的約束條件和初始條件,則可以模擬不同情形下兩個(gè)小球在“分子力”作用下的運(yùn)動(dòng)情況。
a.將小球A固定在坐標(biāo)軸上x(chóng)=0處,使小球B從坐標(biāo)軸上無(wú)窮遠(yuǎn)處?kù)o止釋放,則B會(huì)在“分子力”的作用下開(kāi)始沿坐標(biāo)軸向著A運(yùn)動(dòng),求B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度vm;
b.將小球A和B的初始位置分別設(shè)置在x=0和x=r0,小球A的初速度為零,小球B的初速度為上一小問(wèn)中的vm(沿x軸正方向),兩球同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),試估算兩個(gè)小球之間能達(dá)到的最大間距rm。

【考點(diǎn)】分子間存在作用力及其與分子間距的關(guān)系;動(dòng)量定理的內(nèi)容和應(yīng)用;常見(jiàn)力做功與相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化;動(dòng)量守恒與能量守恒共同解決實(shí)際問(wèn)題.
【答案】(1)a.物塊B在t=0時(shí)刻受到的瞬時(shí)沖量IB=m0v0;b.系統(tǒng)在之后的過(guò)程中,彈簧中儲(chǔ)存的最大彈性勢(shì)能,第一次達(dá)到該值時(shí)是圖乙中的t1時(shí)刻;
(2)a.B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度;b.估算兩個(gè)小球之間能達(dá)到的最大間距rm=1.24r0。
E
p
=
1
3
m
0
v
2
0
(2)a.B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度
v
m
=
4
F
0
r
0
5
m
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:123引用:2難度:0.5
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1.下列說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>
A.只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度,氣體的溫度就可以降低 B.雪花是晶體,可以有不同的形狀 C.當(dāng)分子間的引力和斥力平衡時(shí),分子勢(shì)能最大 D.液晶電視的顯示器利用了液晶對(duì)光具有各向同性作用的特點(diǎn) E.液體的飽和汽壓隨溫度升高而增大 發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:15引用:1難度:0.5 -
2.由于分子間存在著相互作用力,而分子間的作用力做功與路徑無(wú)關(guān),因此分子間存在與其相對(duì)位置有關(guān)的分子勢(shì)能。如圖所示為分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化的圖像,取r趨近于無(wú)窮大時(shí)Ep為零。通過(guò)功能關(guān)系可以從分子勢(shì)能的圖像中得到有關(guān)分子間的作用力的信息,則下列說(shuō)法不正確的是( ?。?/h2>
A.假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r2處釋放,它們將開(kāi)始遠(yuǎn)離 B.假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r2處釋放,它們將相互靠近 C.假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r1處釋放,它們的加速度先增大后減小 D.假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r1處釋放,當(dāng)r=r2時(shí)它們的速度最大 發(fā)布:2024/12/29 20:0:1組卷:400引用:2難度:0.7 -
3.下列說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>
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