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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=α
E
k
(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=α
E
k
,并求出α的表达式。

【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=
1
3
nmv2
(2)证明见解析,α的表达式为a=
2
3
k
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:178引用:4难度:0.4
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