Question

（2008?海南）质子和中于是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：F=

0，0＜r＜r1 -F0，r1≤r≤r2 0，r＞r2

式中F₀为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U₀=F₀（r₂-r₁），取无穷远为势能零点．下列U-r图示中正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

Answer 1

分析：本题通过分析两夸克之间的相互作用力F做功情况判断势能的变化情况，即可进行选择．无穷远处电势为零，从无穷远开始到r=r₂位置，势能恒定为零，在r=r₂到r=r₁过程中，两夸克之间的相互作用力F为引力，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，r＜r₁之后势能不变，恒定为-U₀．

解答：解：从无穷远处电势为零开始到r=r₂位置，由F的表达式可知，两夸克之间的相互作用力F=0，则知势能恒定为零；
在r=r₂到r=r₁过程中，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此部分图象为A、B选项中所示；
r＜r₁之后，F=0，势能不变，恒定为-U₀，由引力做功等于势能将少量，故U₀=F₀（r₂-r₁）．故B正确．
故选B

点评：本题是信息给予题，关键根据两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系，分析F做功的正负，判断势能如何变化．