很多宏觀現(xiàn)象,其本質是由微觀粒子的運動與相互作用所體現(xiàn)出的結果。
(1)巖鹽顆粒呈現(xiàn)立方體形狀。圖1為巖鹽晶體的平面結構:空心原點為氯離子,所帶電荷量為-e;實心原點為鈉離子,所帶電荷量為+e。在分界線AA1和BB1的左側各取一個鈉離子M和N,分別以M、N為圓心,作兩個相同的扇形。已知任意兩個距離最近的離子間作用力的大小均為F0。若離子之間的相互作用為庫侖相互作用,不考慮扇形以外遠處離子的作用。
請分別計算出M、N兩個鈉離子受到圖1所示平面分界線右側的扇形區(qū)域內的離子作用力大小FM、FN,并判斷巖鹽晶體更容易沿分界線AA1還是分界線BB1斷開。
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(2)在“天宮課堂”太空授課活動中,某同學向航天員提問:“空間站飛行時會不會受到阻力,是否達到所需的速率后,就可以不施加動力,而保持速率不變呢?”我國空間站的軌道距地面高度約430km,遠在100km的卡門線(外太空與地球大氣層的分界線)之上,但軌道處依然存在非常稀薄的大氣。
a.為簡化問題,將空間站視為如圖2所示的圓柱體,其在運行方向的橫截面積為S。假定:單位體積內與空間站前端橫截面發(fā)生碰撞的空氣分子個數(shù)為n,且速度方向均與橫截面垂直;以空間站為參考系,碰撞前后空氣分子的平均速率分別為v1、v2。若每個空氣分子的平均質量為m,不考慮空氣分子間的相互作用,求空間站前端受到空氣作用力F的大小。
b.假如你是航天員,請從以下兩個方面對該同學的問題作答。
①維持空間站的運行是否需要施加動力;
②若一直不施加動力,軌道高度將如何變化。
【答案】見試題解答內容
【解答】
【點評】
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3.由于分子間存在著相互作用力,而分子間的作用力做功與路徑無關,因此分子間存在與其相對位置有關的分子勢能。如圖所示為分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像,取r趨近于無窮大時Ep為零。通過功能關系可以從分子勢能的圖像中得到有關分子間的作用力的信息,則下列說法不正確的是( ?。?/h2>
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