高三物理运动分子题及解析
【例题】一个分子质量为m,一个质量为M的物体与一个固定的弹簧相连,弹簧的另一端也连接一个质量为m的物体,开始时弹簧是压缩的,系统内力为变力,求系统的动量、动能、机械能的变化。
【解析】
首先,我们需要明确系统内力做功与系统机械能变化的关系。在这个问题中,系统内力包括分子间相互作用力、弹簧弹力等。
假设开始时弹簧压缩量为x,则系统总动量为零。由于分子间相互作用力是变力,所以无法直接使用动量守恒定律。但是我们可以根据牛顿第二定律和运动学公式,求出分子在各个时刻的速度,再根据动量守恒定律求出系统的总动量。
系统动能的变化可以通过动能定理求出。由于内力做功与路径无关,只与初末状态有关,所以只需要考虑弹簧弹力的做功情况。根据弹簧弹力的表达式和运动学公式,可以求出弹簧弹力做功的情况。
系统机械能的变化可以通过功能关系求出。由于内力做功与路径无关,只与初末状态有关,所以只需要考虑重力做功和弹簧弹力做功的情况。根据能量守恒定律和弹簧弹力的表达式,可以求出系统机械能的变化情况。
【答案】
系统的动量变化量为零。
系统的动能变化量为(M+m)gx。
系统的机械能变化量为(M+m)gx。
相关例题:
【例题】一个质量为m的分子在距离分子无穷远处具有动能E,距离分子无穷近处具有势能Ep(设无穷远处势能为零)。现将分子从无穷远处无初速地靠近固定不动的分子,当分子间的距离为r_{m}时,分子具有动能E_{k}和势能Ep_{m}。求分子在从无穷远处运动到r_{m}的过程中系统损失的机械能。
【解析】
根据题意可知,分子在从无穷远处运动到r_{m}的过程中,分子间相互作用力先做负功后做正功,因此系统损失的机械能等于分子动能的变化量。
根据动能定理可知,分子动能的变化量等于外力和内力的总功量之差。由于内力做功与路径无关,只与初末状态有关,所以只需要考虑外力的总功量情况。根据分子间相互作用力的表达式和运动学公式,可以求出外力的总功量情况。
根据能量守恒定律可知,系统损失的机械能等于系统初始的总机械能减去系统的最终机械能。由于初始时系统的总机械能为零,而最终时系统的总机械能为(M+m)gx,因此可以求出系统损失的机械能。
【答案】
系统损失的机械能为E_{k}-E_{k1}=E-E_{p1}-E_{p2}=(M+m)gx-(E-E_{p})。
高三物理运动分子题及解析:
一、问题:一容器中储有刚性多分子体系,分子间有分子力,现对该体系进行一恒定的冲击,冲击时对分子施加一个冲击力,冲击后立刻返回,不考虑分子质量,求分子在冲击前后速度的变化。
解析:该问题涉及到分子运动论中的碰撞问题。根据动量守恒定律,冲击前后系统的总动量保持不变。由于分子间无质量,所以冲击力对分子速度的影响主要表现在对分子速度方向的影响。
二、相关例题:
问题:一容器中储有大量空气,现对容器进行一恒定的冲击,冲击后立刻恢复原状,不考虑容器和空气质量,问容器内部空气速度的变化情况。
解析:该问题与上述问题类似,同样涉及到分子运动论中的碰撞问题。根据动量守恒定律和气体分子运动论,冲击前后容器内空气的总动量保持不变。由于空气分子间无质量,所以冲击力对空气速度的影响主要表现在对空气速度方向和大小的影响。
需要注意的是,冲击力的大小和方向取决于冲击的力度、速度和方向等因素。在实际情况中,需要考虑更多因素的影响,例如冲击力的衰减、空气阻力的影响等等。
高三物理运动分子题及解析
一、质点运动学部分
【例1】一质点做匀加速直线运动,在连续相等的两个时间间隔内通过的位移分别为24m和64m,每一个时间间隔为4s,求质点的加速度大小。
【解析】设第一个时间间隔内位移为x1=24m,第二个时间间隔内位移为x2=64m,时间间隔为Δt=4s,根据匀变速直线运动的位移公式有:
x2-x1=aΔt²
代入数据解得:a=6m/s²
二、分子热运动部分
【例2】在标准状况下,1L水吸收了360L的热量,若这些热量由水蒸气来吸收,则温度升高多少?(水的比热容为c=4.2×10³J/(kg·℃),水的密度为ρ=1.0×10³kg/m³)
【解析】设吸收热量后气体的温度升高Δt℃,气体质量为m=ρV=1.0×10³kg/m³ × 10-³ × 1000m³=1kg,气体吸收热量Q吸=c水mΔt+c气体Δt=4.2×10³J/(kg·℃) × 1kg × Δt+1.36×10³J/(kg·℃) × Δt,又因为Q吸=Q放=360×10³J,解得Δt=77℃。
相关例题常见问题
一、选择题
(1)关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.物体沿直线运动,通过的路程可能大于或小于位移
B.物体的路程可能大于或小于物体运动的位移
C.物体沿直线运动时,位移的大小可能大于或小于路程
D.物体通过的路程不为零,但位移可能为零
(2)关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.物体的位移为零,路程可能不为零
B.物体沿直线运动时,路程可能大于或小于位移的大小
C.物体的路程可能大于或小于物体的位移大小
D.物体通过的路程不为零,则物体的位移一定不为零
二、填空题
(3)一物体做匀加速直线运动,初速度为v_{0} = 5m/s,加速度为a = 2m/s^{2},求该物体在任意的t秒内发生的位移之差Δx = ___________m。
【分析】
(3)根据匀变速直线运动的推论可知$\bigtriangleup x = x_{t + \bigtriangleup t} - x_{t} = a \bigtriangleup t^{2}$。
【解答】
(1)C;$(2)$A;$(3)$ $4$。
