在物理學(xué)中,研究微觀物理問題可以借鑒宏觀的物理模型,可使問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)能的過程中,我們可以將兩者類比,以便于理解。
(1)質(zhì)量相等的兩個(gè)小球用勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為l0的輕彈簧相連,并置于光滑水平面上。現(xiàn)給其中一個(gè)小球沿著彈簧軸線方向的初速度,整個(gè)系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)起來,已知在此后的運(yùn)動(dòng)過程中彈簧的彈性勢(shì)能Ep與彈簧的長(zhǎng)度l的關(guān)系如圖1所示。
?
①請(qǐng)說明曲線斜率絕對(duì)值的物理意義;
②已知運(yùn)動(dòng)過程中彈簧的最大長(zhǎng)度為lm,求彈簧最小長(zhǎng)度為多大?
(2)分子勢(shì)能是研究物體內(nèi)能的重要內(nèi)容。已知某物體中兩個(gè)分子之間的勢(shì)能Ep與兩者之間距離r的關(guān)系曲線如圖2所示。
①由圖2中可知,兩分子間距離為r0時(shí),分子勢(shì)能最小,請(qǐng)說出r=r0時(shí)兩分子間相互作用力的大小,并定性說明曲線斜率絕對(duì)值的大小以及正、負(fù)所對(duì)應(yīng)的物理意義;
②假設(shè)兩個(gè)質(zhì)量相同的分子只在分子力作用下繞兩者連線的中點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩者相距為r1時(shí),分子的加速度最大,此時(shí)兩者之間的分子勢(shì)能為Ep1,系統(tǒng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能之和為E。請(qǐng)?jiān)谌鐖D2所示的Ep?r圖像中的橫軸上標(biāo)出r1坐標(biāo)的大致位置,并求出此時(shí)兩分子之間的分子作用力的大小。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/5/16 8:0:9組卷:61引用:1難度:0.5
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