题目
设氦气(aH)和氧气(aH)的分子数均为N,(aH)的温度是(aH)的2倍,图中所示为两种气体分子速率分布曲线,且已知阴影部分的面积 为0.38,则:(1)对应氦气的速率分布曲线为___ ( 选A填,选B填2);两种气体分子的最概然速率之比(aH)_____;(2)设两曲线相交点对应的速率为(aH),则(aH)的物理意义是 ____(选择下方1-3表述);(3)积分式(aH)____,对应的物理意义是_____(选择下方4-7表述)。1. 两种气体在速率(aH)时 分子数相等;2. 两种气体速率为(aH)的分子数占总分子数的比例相同;3. 两种气体在速率(aH)附近单位速率区间内分子数占总分子数的比例相同;4. 两种气体速率大于(aH)的分子数占总分子数百分比之差;5. 两种气体速率小于(aH)的分子数占总分子数百分比之差;6. 两种气体速率大于(aH)的分子数之差;7. 两种气体速率小于(aH)的分子数之差;(aH)
设氦气和氧气
的分子数均为N,
的温度是
的2倍,图中所示为两种气体分子速率分布曲线,且已知阴影部分的面积 为0.38,则:(1)对应氦气的速率分布曲线为___ ( 选A填,选B填2);两种气体分子的最概然速率之比
_____;(2)设两曲线相交点对应的速率为
,则
的物理意义是 ____(选择下方1-3表述);(3)积分式
____,对应的物理意义是_____(选择下方4-7表述)。
1. 两种气体在速率时 分子数相等;
2. 两种气体速率为的分子数占总分子数的比例相同;
3. 两种气体在速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的比例相同;
4. 两种气体速率大于的分子数占总分子数百分比之差;
5. 两种气体速率小于的分子数占总分子数百分比之差;
6. 两种气体速率大于的分子数之差;
7. 两种气体速率小于的分子数之差;

题目解答
答案
(1)由可知,对于氦气或者氧气,即使
的温度是
的2倍,
还是大于
,所以图形中
大的曲线是氦气的,即B曲线是氦气的,选择2;
(2)的物理意义是:在此速率附件、速率区间
内,氦气和氧气的分子数相同,即占总分子数的比例相同,所以选择3;
(3)
为在
的右边的两曲线的面积差乘以N,对应的物理意义是
的速率区间内,氦气分子比氧气分子多多少个,所以选择6;
综上所述,解答完成。

解析
步骤 1:确定氦气和氧气的最概然速率
根据最概然速率的公式${v}_{P}=\sqrt {\dfrac {2RT}{M}}$,其中R是理想气体常数,T是温度,M是分子质量。对于氦气和氧气,即使氧气的温度是氦气的两倍,由于氦气的分子质量较小,其最概然速率${v}_{PHe}$还是大于氧气的最概然速率${v}_{PO2}$。因此,图形中${v}_{P}$较大的曲线是氦气的,即B曲线是氦气的,选择2。
步骤 2:计算最概然速率之比
根据最概然速率的公式,计算两种气体的最概然速率之比:
$\dfrac {{v}_{PO2}}{{v}_{PHe}}=\sqrt {\dfrac {2\times 2}{1\times 32}}=\dfrac {\sqrt {2}}{4}$
步骤 3:确定v0的物理意义
v0是两曲线相交点对应的速率,其物理意义是:在此速率附件、速率区间dv内,氦气和氧气的分子数相同,即占总分子数的比例相同,所以选择3。
步骤 4:计算积分式${\int }_{v}^{\infty }[ {f}_{B}(v)-{f}_{A}(v)] dv$
${\int }_{v}^{\infty }[ {f}_{B}(v)-{f}_{A}(v)] dv$为在v0的右边的两曲线的面积差乘以N,对应的物理意义是v0 →∞的速率区间内,氦气分子比氧气分子多多少个,所以选择6。
根据最概然速率的公式${v}_{P}=\sqrt {\dfrac {2RT}{M}}$,其中R是理想气体常数,T是温度,M是分子质量。对于氦气和氧气,即使氧气的温度是氦气的两倍,由于氦气的分子质量较小,其最概然速率${v}_{PHe}$还是大于氧气的最概然速率${v}_{PO2}$。因此,图形中${v}_{P}$较大的曲线是氦气的,即B曲线是氦气的,选择2。
步骤 2:计算最概然速率之比
根据最概然速率的公式,计算两种气体的最概然速率之比:
$\dfrac {{v}_{PO2}}{{v}_{PHe}}=\sqrt {\dfrac {2\times 2}{1\times 32}}=\dfrac {\sqrt {2}}{4}$
步骤 3:确定v0的物理意义
v0是两曲线相交点对应的速率,其物理意义是:在此速率附件、速率区间dv内,氦气和氧气的分子数相同,即占总分子数的比例相同,所以选择3。
步骤 4:计算积分式${\int }_{v}^{\infty }[ {f}_{B}(v)-{f}_{A}(v)] dv$
${\int }_{v}^{\infty }[ {f}_{B}(v)-{f}_{A}(v)] dv$为在v0的右边的两曲线的面积差乘以N,对应的物理意义是v0 →∞的速率区间内,氦气分子比氧气分子多多少个,所以选择6。