题目内容

【题目】在长期的科学实践中,人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法,其中一种能量是势能。势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。

1)如图1所示内壁光滑半径为R的半圆形碗固定在水平面上,将一个质量为m小球(可视为质点放在碗底的中心位置C处。现给小球一个水平初速度v0),使小球在碗中一定范围内来回运动已知重力加速度为g

a. 若以AB为零势能参考平面,写出小球在最低位置C处的机械能E的表达式;

b. 求小球能到达的最大高度h;说明小球在碗中的运动范围,并在图1中标出。

2如图2所示,ab为某种物质的两个分子,以a为原点,沿两分子连线建立x轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零,则作出的分子之间的势能Ep与它们之间距离xEp-x关系图线如图3所示。

a.假设分子a固定不动,分子b只在ab间分子力的作用下运动(在x轴上)。当两分子间距离为r0时,b分子的动能为Ek0Ek0 < Ep0)。求ab分子间的最大势能Epm;并利用图3,结合画图说明分子bx轴上的运动范围;

b若某体由大量这种分子组成,当温度升高时,物体体积膨胀试结合图3所示的Ep-x关系线分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。

【答案】1a b.

2a. b.见解析

【解析】1a.小球的机械能

b.以水平面为零势能参考平面

根据机械能守恒定律

解得

小球在碗中的MN之间来回运动,MN等高,如图所示。

2a.b分子速度为零时,此时两分子间势能最大根据能量守恒,有Epm =Ek0-Ep0

Ep-x图线可知,当两分子间势能为Epm时,b分子对应x1 x2两个位置坐标,b分子的活动范围△x = x2 - x1,如图所示。

b.当物体温度升高时,分子在x=r0处的平均动能增大,分子的活动范围△x将增大。

Ep-x图线可以看出,曲线两边不对称,x < r0时曲线较陡,x > r0时曲线较缓,导致分子的活动范围△x主要向x >r0方向偏移,即分子运动过程中的中间位置向右偏移,从宏观看物体的体积膨胀。(或:当温度升高时,△x增大,x >r0方向增大的多;或两分子间的平均距离(x1+x2 /2增大等。只要观点合理均可给分)

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网