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在研究物理学问题时,为了更好地揭示和理解物理现象背后的规律,我们需要对研究对象进行一定的概括和抽象,抓住主要矛盾、忽略次要因素,建构物理模型。谐振子模型是物理学中在研究振动问题时所涉及的一个重要模型。

(1)如图1所示,在光滑水平面上两个物块A与B由弹簧连接(弹簧与A、B不分开)构成一个谐振子。初始时弹簧被压缩,同时释放A、B,此后A的v-t图像如图2所示(规定向右为正方向)。已知mA=0.1kg,mB=0.2kg,弹簧质量不计。
a.在图2中画出B物块的v-t图像;
b.求初始时弹簧的弹性势能Ep
(2)双原子分子中两原子在其平衡位置附近振动时,这一系统可近似看作谐振子,其运动规律与(1)的情境相似。已知,两原子之间的势能Ep随距离r变化的规律如图4所示,在r=r0点附近Ep随r变化的规律可近似写作Ep=Ep0+
k
2
(r-r02,式中Ep0和k均为常量。假设原子A固定不动,原子B振动的范围为r0-a≤r≤r0+a,其中a远小于r0,请画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线,并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值。

【答案】(1)a.在图2中画出B物块的v-t图象如图所示;b.初始时弹簧的弹性势能为0.3J。
(2)原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线如图所示,双原子系统的动能的最大值
1
2
k
a
2
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:269引用:3难度:0.3
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