题目内容
【题目】由于分子间存在着分子力,而分子力做功与路径无关,因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能随分子间距离r变化的图象,取r趋近于无穷大时为零。通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息,则下列说法正确的是
A. 假设将两个分子从r=处释放,它们将开始远离
B. 假设将两个分子从r=处释放,它们将相互靠近
C. 假设将两个分子从r=处释放,它们的加速度先增大后减小
D. 假设将两个分子从r=,处释放,当r=时它们的速度最大
【答案】D
【解析】由图可知,两个分子从r=r2处的分子势能最小,则分子之间的距离为平衡距离,分子之间的作用力恰好为0。结合分子之间的作用力的特点可知,当分子间距离等于平衡距离时,分子力为零,分子势能最小,所以假设将两个分子从r=r2处释放,它们既不会相互远离,也不会相互靠近。故A B错误;由于r1<r2,可知分子在r=r1处的分子之间的作用力表现为斥力,分子之间的距离将增大,分子力减小,加速度减小,当r=0时加速度减为零,此时分子的速度最大;以后分子力表现为引力,随分子距离增大而减小,则加速度减小,速度减小;选项C错误,D正确; 故选D。
【题目】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系;实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度;设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg砝码时,各指针的位置记为x;测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2).已知实验所用弹簧的总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm.
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
x0 (cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
x(cm) | 2.64 | 5.26 | 7.81 | 10.30 | 12.93 | 15.41 |
n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
k(N/m) | 163 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
1/k(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(1)将表中数据补充完整:______,________;
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图象______;
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点;若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=_______N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k=______N/m.