大学物理第章练习答案

 时间:2020-09-21  贡献者:cundang.org

导读:大学物理电光各章练习题答案.doc,第五章气体动理论练习一一.选择题1.一个容器内贮有 1 摩尔氢气和 1 摩尔氦气,若两种气体各自对器壁产生的压强分别为 p1 和 p2 ,则两者的大小关系是(C)(A) p1  p2 ;(B) p1  p2

大学物理电光各章练习题答案.doc
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第五章气体动理论练习一一.选择题1.一个容器内贮有 1 摩尔氢气和 1 摩尔氦气,若两种气体各自对器壁产生的压强分别为 p1 和 p2 ,则两者的大小关系是(C)(A) p1  p2 ;(B) p1  p2 ; (C) p1  p2 ;(D)不确定的。

2.一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为 T,气体分子的质量为 m.根据理想气体的分子模型和统计 假设,分子速度在 x 方向的分量平方的平均值为(D)(A)v2 x=3kTm;(B)v2 x=(1/3)3kT m ;(C)v2 x=3kT/m;(D)v2 x=kT/m。

3.设 M 为气体的质量, m 为气体分子质量, N 为气体分子总数目, n 为气体分子数密度, N 0 为阿伏伽德罗常数,下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能(A)(A) 3m  pV ;(B) 3M  pV ;(C) 3 npV ;(D) 3M mol  pV 。

2M2M mol22M N04.关于温度的意义,有下列几种说法,错误的是(D)(A)气体的温度是分子平动动能的量度; (B)气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义; (C)温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同; (D)从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。

二.填空题1.在容积为 102m3 的容器中,装有质量 100g 的气体,若气体分子的方均根速率为 200m/s,则气体的压强为4 3105pa。

2.如图 1 所示,两个容器容积相等,分别储有相同质量的 N2 和 O2 气体,它们用光滑细管相连通,管子中置一小滴水银,两边的温度差N2▆O2为 30K,当水银滴在正中不动时,N2 和 O2 的温度为 TN2 =210k,图1TO2 =240k。

(N2 的摩尔质量为 28×10-3kg/mol,O2 的摩尔质量为 32×10-3kg/mol)3.分子物理学是研究大量微观粒子的集体运动的统计表现的学科,它应用的方法是统计学方法。

4.若理想气体的体积为 V,压强为 p,温度为 T,一个分子的质量为 m,k 为玻耳兹曼常量,R 为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为 pV/(kT)。

三.计算题 1.就质量而言,空气是由 76%的 N2,23%的 O2 和 1%的 Ar 三种气体组成,它们的分子量分别为 28、 32、40。

空气的摩尔质量为 28.910-3kg/mol,试计算 1mol 空气在标准状态下的内能。

解:在 1 mol 空气中, N 2 质量 M1  28.9 10 3  76%  22.110 3 (kg)摩尔数 n1M1 M mol122.1 28 0.789 (mol )O2 质量 M 2  28.9 10 3  23%  6.65 10 3 (kg)摩尔数 n2M2 M mol26.65 32 0.208 (mol )Ar 质量 M 3  28.9 10 3 1%  0.289 10 3 (kg)摩尔数 n3M3 M mol30.289 40 0.007 (mol )2.一瓶氢气和一瓶氧气温度相同.若氢气分子的平均平动动能为 6.21×10-21J.试求:(1)氧气分子的平均 平动动能和方均根速率;(2)氧气的温度。

3.有 20 个质点,其速率分布如下:2 个具有速率 v0,3 个具有速率 2v0,5 个具有速率 3v0,4 个具有速率 4v0,3 个具有速率 5v0,2 个具有速率 6v0,1 个具有速率 7v0,试计算其: (1)平均速率;(2)方均根速率;(3)最概然速率。

根据 v 、 v2 和 vp 的定义,可得n vi Ni(1) v  i 1 N(2) v2 n vi2Nii 1Nv02[2  3(2)2  4(4)2  3(5)2  2(6)2  72] 20(3)20 个质点中出现速率为 3v0 的概率最大,有 5 个,所以,vp=3v0.第五章气体动理论练习二

一.选择题1.两容器内分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则(A)(A)两种气体分子的平均平动动能相等;(B)两种气体分子的平均动能相等;(C)两种气体分子的平均速率相等;(D)两种气体的内能相等。

f(v)2.麦克斯韦速率分布曲线如图 2 所示,如果图中 A、B 两部分面积相等,则该图表示(D)(A) v0 为最可几速率; (B) v0 为平均速率; (C) v0 为方均根速率;ABvOv0图2(D)速率大于和小于 v0 的分子数各占一半。

3.气缸内盛有一定量的氢气(可视作理想气体),当温度不变而压强增大一倍时,氢气分子的平均碰撞次数 Z 和平均自由程  的变化情况是(C)(A) Z 和  都增大一倍;(B) Z 和  都减为原来的一半;(C) Z 增大一倍而  减为原来的一半;(D) Z 减为原来的一半而  增大一倍。

二.填空题1.若某种理想气体分子的方根速率 v2 =450m/s,气体压强为 P=7×104Pa,则该气体的密度为 =1.037 Kg / m3 。

2.对于处在平衡态下温度为 T 的理想气体,(1/2)kT(k 为玻兹曼常量)的物理意义是每个自由度均分的平 均动能。

3.一容器内装有 N1 个单原子理想气体分子和 N2 个刚性双原子理想气体分子,当该系统处在温度为 T 的平衡态时,其内能为3 2N1kT5 2N2kT。

4.一容器贮有某种理想气体,其分子平均自由程为 0,当气体的热力学温度降到原来的一半,但体积不 变,分子作用球半径不变,则此时平均自由程为 0。

三.计算题 1.当氢气和氦气的压强、体积和温度都相等时,求它们的质量比 M(H2)/M(He)和内能比 E(H2)/E(He)。

将 氢气视为刚性双原子分子气体。

M H2M 解:由: PV  m RT ,得:MHe mH2 mHe1 2

由: Em Mi 2RT ,得:EH2 EHe iH2 iHe5 3C 2.假定 N 个粒子的速率分布函数为: f (v)  0v0  v  0 v  v0(1)定出常数 C ;(2)求粒子的平均速率。

3.导体中自由电子的运动类似于气体分子的运动。

设导体中共有 N 个自由电子,电子气中电子速率 vF 叫做费米速率,电子在 v 和 v+dv 之间的概率为式中 A 为常量。

(1)由归一化条件求 A;(2)证明电子气中电子的平均动能 w3 (1 52mevF2)3 5EF ,此处 EF 叫做费米能。

解:(1)由归一化条件得A3N 4πvF3 (2)平均动能 w1 2me v21 2 me v2 f(v)dv0

 
 

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