对于同一个物理问题,常常可以从宏观和微观两个不同角度进行研究。
(1)如图所示,正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量,为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略,其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等,与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变,利用所学力学知识:
①求一个粒子与器壁碰撞一次受到的冲量大小I;
②导出容器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)。
(2)“温度是分子平均动能的标志”可以表示为T=αEk(α为物理常量)。查阅资料还可得到下信息:
第一,理想气体的模型为气体分子可视为质点,分子间除了相互碰撞外,分子间无相互作用力;
第二,一定质量的理想气体,其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT,式中n为单位体积内气体的分子数,k为常数。
请根据上述信息并结合第(1)问的信息完成证明:T=αEk,并求出α的表达式。
E
k
E
k
【答案】(1)①一个粒子与器壁碰撞一次受到的冲量大小为2mv。
②器壁单位面积所受的大量粒子的撞击压力f与m、n和v的关系f=nmv2;
(2)证明见解析,α的表达式为a=。
②器壁单位面积所受的大量粒子的撞击压力f与m、n和v的关系f=
1
3
(2)证明见解析,α的表达式为a=
2
3
k
【解答】
【点评】
声明:本试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布。
发布:2024/4/20 14:35:0组卷:178引用:4难度:0.4
相似题
-
1.质量为m的篮球从某一高处从静止下落,经过时间t1与地面接触,经过时间t2弹离地面,经过时间t3达到最高点。重力加速度为g,忽略空气阻力。地面对篮球作用力冲量大小为( )
发布:2024/12/29 20:0:1组卷:288引用:5难度:0.5 -
2.如图1所示,一个物体放在粗糙的水平地面上。在t=0时刻,物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动。在0到t0时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图2所示。已知物体与地面间的动摩擦因数处处相等,则( )
发布:2024/12/29 20:0:1组卷:21引用:2难度:0.5 -
3.光滑水平面上,一物体在恒力作用下做方向不变的直线运动,在t1时间内动能由0增大到Ek,在t2时间内动能由Ek增大到2Ek,设恒力在t1时间内冲量为I1,在t2时间内冲量为I2,两段时间内物体的位移分别为x1和x2,则( )
发布:2024/12/30 1:0:6组卷:171引用:3难度:0.6