【题目】自然界真是奇妙,微观世界的规律竟然与宏观运动规律存在相似之处。在长期的科学探索实践中,人类已经建立起各种形式的能量概念以及度量方法,其中一种能量是势能,势能是有由于物体间存在相互作用而具有的、由物体间相对位置决定的能。如重力势能,弹性势能,分子势能和电势能等。

1)可以认为蹦极运动中的弹性绳的弹力的变化规律和弹簧相同,k为其劲度系数,l0为弹性绳的原长。

a.游客相对蹦极平台的位移为x,弹性绳对游客的弹力为F,取竖直向下为正方向,请在图中画出Fx变化的示意图,并借助F-x图像推导当游客位移为xx>l0)时,弹性绳弹性势能EP的表达式;

b.已知l0=10mk=100N/m,蹦极平台与地面间的距离D=55m。取重力加速度g=10m/s2。计算总质量M=160kg的游客使用该蹦极设施时距离地面的最小距离。

2)如图甲所示,ab为某种物质的两个分子,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),以a为原点,沿两分子连线建立x轴。两个分子之间的作用力与它们之间距离xF-x关系图线如图乙所示。图线在r0处的斜率为k,当分子b在两分子间距r0附近小范围振动时。

a.弹簧、橡皮筋等弹性物质,大多有弹性限度,在弹性限度范围遵守胡克定律,请结合图乙从微观尺度上谈谈你对弹性限度范围的理解。说明在弹性限度范围内,微观层面上分子b的运动形式;

b.推导两分子间距为xx>r0)时,两分子间分子势能EP的表达式;当两分子间距离为r0时,b分子的动能为Ek0。求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围。当温度小范围升高时,热运动加剧,A同学认为分子振动范围变大,B同学认为分子振动频率变大,哪位同学的观点正确?

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