题目
若f(v)为气体分子速率分布函数,N为分子总数,m为分子质量,则int_(v_1)^v_2 (1)/(2) mv^2 Nf(v) , mathrm(d)v的物理意义是A. 速率为v_2的各分子的总平动动能与速率为v_1的各分子的总平动动能之差.B. 速率为v_2的各分子的总平动动能与速率为v_1的各分子的总平动动能之和.C. 速率处在速率间隔v_1 sim v_2之内的分子的平均平动动能.D. 速率处在速率间隔v_1 sim v_2之内的分子平动动能之和.
若$f(v)$为气体分子速率分布函数,$N$为分子总数,$m$为分子质量,则$\int_{v_1}^{v_2} \frac{1}{2} mv^2 Nf(v) \, \mathrm{d}v$的物理意义是
A. 速率为$v_2$的各分子的总平动动能与速率为$v_1$的各分子的总平动动能之差.
B. 速率为$v_2$的各分子的总平动动能与速率为$v_1$的各分子的总平动动能之和.
C. 速率处在速率间隔$v_1 \sim v_2$之内的分子的平均平动动能.
D. 速率处在速率间隔$v_1 \sim v_2$之内的分子平动动能之和.
题目解答
答案
D. 速率处在速率间隔$v_1 \sim v_2$之内的分子平动动能之和.
解析
本题考查气体分子速率分布函数的物理意义以及积分的物理意义。解题思路是先分析积分表达式中各项的物理意义,再根据积分的性质确定整个积分表达式的物理意义。
- 分析积分表达式中各项的物理意义:
- $N$为分子总数,是一个常量。
- $m$为分子质量,也是一个常量。
- $v$为气体分子速率。
- $\frac{1}{2}mv^{2}$为单个分子的平动动能。
- $f(v)$为气体分子速率分布函数,它表示在速率$v$附近单位速率间隔内的分子数占总分子数的比例。
- $Nf(v)$表示在速率$v$附近单位速率间隔内的分子数。
- $Nf(v)dv$表示在速率间隔$v\sim v + dv$内的分子数。
- 分析积分的物理意义:
- 积分$\int_{v_1}^{v_2} \frac{1}{2}mv^{2}Nf(v)dv$表示对在速率间隔$v_1\sim v_2$内的分子的平动动能进行求和。
- 具体来说,$\frac{1}{2}mv^{2}Nf(v)dv$表示在速率间隔$v\sim v + dv$内的分子的平动动能,对其从$v_1$到$v_2$进行积分,就得到了在速率间隔$v_1\sim v_2$内的分子平动动能之和。