07第七章 气体动理论作业答案

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一、选择题

[ C ]1、(基础训练2)两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内气体的质量ρ的关系为:

(A) n 不同,(E K /V )不同,ρ 不同.

(B) n 不同,(E K /V )不同,ρ 相同. (C) n 相同,(E K /V )相同,ρ 不同.

(D) n 相同,(E K /V )相同,ρ 相同. 【提示】① ∵nkT p =,由题意,T ,p 相同,∴n 相同;

② ∵kT n V kT

N

V E k 2

3

23==,而n ,T 均相同,∴V E k 相同;

③ RT M M

pV mol

=→RT pM V M mol ==ρ,T ,p 相同,而mol M 不同,∴ρ不同。

[ C ]2、(基础训练6)设v 代表气体分子运动的平均速率,p v 代表气体分子运动的最概然速率,2/12)(v 代表气体分子运动的方均根速率.处于平衡状态下的理想气体,三种

速率关系为

(A) p v v v ==2/12)( (B) 2

/12)(v v v <=p (C) 2/12)(v v v <

/12)(v v v >>p

【提示】p v =v ==

[ B ]3、(基础训练7)设图7-3所示的两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分

子的速率分布曲线;令()

2

O p v 和()

2

H p v 分别表示氧气和氢气的最概然速率,则

(A) 图中a 表示氧气分子的速率分布曲线;

()2

O p v /()

2

H p v = 4.

(B) 图中a 表示氧气分子的速率分布曲线;

()2

O p v /()

2

H p v =1/4.

(C) 图中b表示氧气分子的速率分布曲线;

()2

O p v /()

2

H p v =1/4.

(D) 图中b表示氧气分子的速率分布曲线;

()2

O p v /()

2

H p v = 4.

【提示】①最概然速率p v =

p v 越小,故图中a 表示

氧气分子的速率分布曲线;

②23,3210(/)mol O M kg mol -=⨯, 23,210(/)mol H M kg mol -=⨯,

()()

2

2

O

v v p p H

14

=

[ C ]4、(基础训练8)设某种气体的分子速率分布函数为f (v ),则速率在v 1~v 2区间内的分子的平均速率为 (A)

2

1

d )(v v v v v f . (B) 2

1

()d v v v vf v v ⎰.

(C)

2

1

d )(v v v v v f /⎰2

1

d )(v v v v f . (D)

2

1

d )(v v v v v f /0

()d f v v ∞

⎰ .

【提示】① f (v )d v ——表示速率分布在v 附近d v 区间内的分子数占总分子数的百分比;

② ⎰

2

1)(v v dv v Nf ——表示速率分布在v 1~v 2区间内的分子数总和;

③2

1

()v v vNf v dv ⎰

表示速率分布在v 1~v 2区间内的分子的速率总和,

因此速率分布在v 1~v 2区间内的分子的平均速率为

22

112

2

1

1

()()()()v v v v v v v v vNf v dv vf v dv

Nf v dv

f v dv

=

⎰⎰⎰⎰

[ B ]5、(基础训练9)一定量的理想气体,在温度不变的条件下,当体积增大时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:

(A) Z 减小而λ不变. (B) Z 减小而λ增大. (C) Z 增大而λ减小. (D) Z 不变而λ增大.

【提示】

①2Z d n =

其中v =不变;N n V =,当V 增大时,n 减小; ∴Z 减小。

②v Z λ=

=n 减小时,λ增大。 [ B ]6、(自测提高3)若室内生起炉子后温度从15℃升高到27℃,而室内气压不变,

则此时室内的分子数减少了

(A)0.500. (B) 400. (C) 900. (D) 2100.

姓名 __________ 学号 ____________ 《大学物理Ⅰ》答题纸 第七章 【提示】127315288T K =+=,227327300T K =+=;

由状态方程1122pV N kT N kT ==,得 121211

pV pV

N N kT kT pV N kT -

-==212T T T -=

12

4%300= [ C ]7.(自测提高7)一容器内盛有1 mol 氢气和1 mol 氦气,经混合后,温度为 127℃,该混合气体分子的平均速率为 (A) πR 10200

. (B) πR

10400. (C)

)210πR . (D) +πR 10(400)210π

R

【提示】已知273127400T K =+=,23,210(/)mol H M kg mol -=⨯,

3,410(/)mol He M kg mol -=⨯,根据平均速率的定义,混合气体分子的平均速率为:

v =

1

N

i

i v

N

==

∑2

22+1

()222

H H A H A H H H A

A v

v N v N v e

e v v e N N +=

=+∑∑,其中

ππR

M RT v H l mo H 10400822,==

, H e v ==

v ∴

=)210π

R

二.填空题

1、(基础训练 11) A 、B 、C 三个容器中皆装有理想气体,它们的分子数密度之比为n A ∶n B ∶n C =4∶2∶1,而分子的平均平动动能之比为A w ∶B w ∶C w =1∶2∶4,则它们的压强之比A p ∶B p ∶C p = 1:1:1 . 【提示】压强公式:t w n p 3

2

= → A p ∶B p ∶C p =n A A w ∶n B B w ∶n C C w =1∶1∶1

2、(基础训练 15)用总分子数N 、气体分子速率v 和速率分布函数f(v)表示下列各量:

(1) 速率大于v 0的分子数=

⎰∞

)(v dv v Nf ;