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【题目】研究分子势能是研究物体内能的重要内容。已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r的关系曲线如图所示。

(1)由图中可知,两分子间距离为r0时,分子势能最小,请说出r=r0时两分子间相互作用力的大小,并定性说明曲线斜率绝对值的大小及正负的物理意义;

(2)假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运动,当两者相距为r1时,分子的加速度最大,此时两者之间的分子势能为Ep1,系统的动能与分子势能之和为E。请在如图所示的Epr曲线图象中的r轴上标出r1坐标的大致位置,并求出此时两分子之间的分子作用力大小。

【答案】(1)r=r0时两分子间相互作用力0,曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小,曲线斜率为正时,分子力表现为引力,曲线斜率为负时,分子力表现为斥力;(2)见解析,此时两分子之间的分子作用力大小为

【解析】

(1)分子力包括分子引力和分子斥力,这两个力的合力就是分子间相互作用力,有

根据能量守恒,分子势能的减少量等于分子作用力做的功,即

图像斜率为

由图象可知,分子间距离为时,分子势能最小,;当小于时,分子势能随的增大而减小,作用力表现为斥力,此时图像斜率为负,当大于时,分子势能随的增大而增大,作用力表现为引力,此时图像斜率为正,当时,分子间作用力为零,此时图像斜率为零;根据上述分析,曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小,曲线斜率为正时,分子力表现为引力,曲线斜率为负时,分子力表现为斥力。

(2)由于做的是匀速圆周运动,分子作用力表现应该是引力,此时分子的加速度最大,即分子力最大,故在势能与两者之间距离的关系曲线中,右边曲线斜率最大的点上,如下图所示

由题意可知

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练习册系列答案
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【题目】如图a所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一物体(物体与弹簧不连接),初始时物体处于静止状态,现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速运动,拉力F与物体位移x的关系如图b所示(g10m/s2),则下列结论正确的是(  )

A.物体与弹簧分离时,弹簧处于压缩状态

B.物体的加速度大小为5m/s2

C.物体的质量为1kg

D.弹簧的劲度系数为2.5N/cm

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【题目】探究单摆摆长与周期关系的实验中,某同学的主要操作步骤如下:

A.取一根符合实验要求的摆线,下端系一金属小球,上端固定在O点;

B.在小球静止悬挂时测量出O点到小球球心的距离l

C.拉动小球使细线偏离竖直方向一个不大的角度(约为),然后由静止释放小球;

D.用秒表记录小球完成n次全振动所用的时间t

(1)用所测物理量的符号表示重力加速度的测量值,其表达式为g=_____

(2)若测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是_____(选填下列选项前的序号)

A、测量摆长时,把摆线的长度当成了摆长

B、摆线上端未牢固地固定于O点,振动中出现松动,使摆线越摆越长

C、测量周期时,误将摆球(n1)次全振动的时间t记为了n次全振动的时间,并由计算式T=求得周期

D、摆球的质量过大

(3)在与其他同学交流实验方案并纠正了错误后,为了减小实验误差,他决定用图像法处理数据,并通过改变摆长,测得了多组摆长l和对应的周期T,并用这些数据作出T2l图像如图所示。若图线的斜率为k,则重力加速度的测量值g=_____

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【题目】利用“油膜法估测分子直径”实验体现了构建分子模型的物理思想,也体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量方法.

(1)某同学的操作步骤如下:

A.取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;

B.在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;

C.在浅盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;

D.在浅盘上覆盖带方格的透明玻璃板,描出油膜形状,算出油膜的面积.

该同学上述实验步骤中有问题的是________(填字母代号).

(2)若该同学计算出滴在水面上油酸酒精溶液中油酸的体积为V,测得单分子油膜的面积为S,则油酸分子的直径D=________

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【题目】如图所示为一实验小车中利用光脉冲测量车速和行程的装置的示意图,A为光源,B为光电接收器,AB均固定在车身上,C为小车的车轮,D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙一次就形成一个脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n,累计脉冲数为N,若要测出小车的速度和行程,则还必须测量的物理量或数据是________

A. 车轮的半径R和齿轮的齿数P

B. 车轮的半径R和齿轮的半径r

C. 齿轮的齿数P和齿轮的半径r

D. 车轮的半径R和齿轮上齿的间隙宽度d

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【题目】如图所示,一水平轨道和与一倾角为α=37°的斜面轨道在B点处平滑连接(物块经过B点前后的速度大小不变)。一质量为5kg的物块在大小为40N,与水平方向成θ=53°角的斜向下推力作用下沿水平轨道从A点由静止开始向B点运动,物块经过B点后推力立即反向,但大小不变,物块继续沿斜面向上运动,到达最高点C后立即撤去F。已知物块与水平轨道和倾斜轨道的动摩擦因数分别为μ1=0.25μ2=AB间距离L=12.6mg=10m/s2sin53°=0.8cos53°=0.6。求:

1)物块由AB运动过程中的加速度大小;

2)物块第一次到达B点时的速度大小;

3)物块运动的总时间t

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【题目】日本石头平衡大师Kokei Mikuni能不可思议地将石头堆叠在一起保持静止,下列说法正确的是

A. B石头对A石头的支持力大于A石头对B石头的压力

B. B石头对A石头的作用力就是A石头的重力

C. B石头对A石头的作用力一定经过A石头的重心

D. B石头与A石头之间一定没有摩擦力

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2滑块沿着圆弧轨道运动后能在DE上继续滑行2m,求滑块在圆弧轨道上对D点的压力大小:

3通过调整弹簧压缩量,并将AB段缩短,滑块弹出后恰好无碰撞从C点进入圆弧 轨道,求滑块从平台飞出的初速度以及AB段缩短的距离.

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C. 两车若在t=10s时相遇,则另一次相遇的时刻是t=20s

D. 两车若在t=10s时相遇,则相遇前两车的间距是逐渐减小的

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