高二物理 分子的热运动 典型例题

用心 爱心 专心 分子的热运动典型例题分子的热运动典型例题 例例 1 1 下列关于布朗运动的说法中 正确的是哪几个 A 布朗运动是液体分子的无规则运动 B 悬浮在液体中的颗粒越小 它的布朗运动越显著 C 液体的温度越高 悬浮颗粒的布朗运动越剧烈 D 布朗运动是指悬浮在液体中的小颗粒在液体分子作用下的无 规则运动 分析分析 布朗运动不是液体分子的无规则运动 做布朗运动的颗粒 虽然很小 但并不是分子 而是含有大量分子的分子集团组成的颗粒 选项 A 不正确 悬浮颗粒受到来自各个方向的做无规则热运动的液体分子的撞击 颗粒越大 同时与它相碰的分子数越多 来自各个方向撞击的次数越 接近相等 容易处于平衡 颗粒越小 在每一瞬间同颗粒撞击的分子 数越少 撞击作用的不平衡性越明显 布朗运动越显著 选项 B 正 确 用心 爱心 专心 温度越高 液体分子做无规则的运动越激烈 液体分子热运动的 平均动能增大 在不平衡的撞击中 小颗粒获得的能量增多 运动加 快 选项 C 正确 由于液体分子做无规则的热运动 悬浮的小颗粒在每一瞬间受到 的撞击是无规律的 小颗粒做无规则运动 选项 D 正确 答答 选项 B C D 正确 例例 2 2 从较暗的房间里观察到入射阳光的细光束中有悬浮在空 气里的微粒 这些微粒的运动是布朗运动吗 为什么 误解误解 悬浮在空气里的微粒的运动是无规则的 这种运动属于布 朗运动 因为它是由气体分子对微粒的无规则碰撞引起的 正确解答正确解答 这些微粒在空气里的运动不属布朗运动 因为这些肉 眼所能看到的微粒在微观领域里是相当大的 它所受到各方面空气分 子的撞击作用几乎相平衡 空气分子的撞击对于相当大的颗粒来说 可以认为是不影响它的运动状态的 这些尘埃的运动是受空气的流动 和重力的作用等外部原因所引起的 错因分析与解题指导错因分析与解题指导 误解误解 只知道布朗运动可发生在液体中和 气体中以及布朗运动的成因 但对布朗运动产生的条件却不甚明确 对于布朗运动 我们应当弄清如下几点 用心 爱心 专心 1 虽然布朗运动表现为悬浮在液体或气体中微粒的运动 但它 却必须间接地反映液体或气体分子的运动 是后者运动的一种结果 这种 树动知风 的原理在物理学中是十分常见的 例如 由磁针在 通电导线附近偏转这个现象 丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效 应 即电流的周围存在着磁场等 要学会透过现象看本质 2 引起悬浮在液体和气体中的微粒的运动 其原因可能是多方 面的 如流体流动 重力作用 等等 仅由于流体分子的撞击而引起 的运动才属于布朗运动 并非微粒所有的运动都属于布朗运动 3 虽然布朗运动的成因是由于周围流体的分子的撞击 但并非 有这种撞击就一定产生布朗运动 如果微粒受各向的撞击作用相平 衡 运动也是不可能产生的 因此 悬浮在流体中的微粒足够小 是 微粒产生布朗运动的必要条件之一 例例 3 3 图是施特恩在 1920 年设计的测定气体分子速率的实验示 意图 A B 是两个同轴的圆筒 以一定角速度旋转 A 筒壁开有一与 筒的轴线平行的狭缝 O 沿轴向放置一根涂有银层的细铂丝 C 抽去 两筒间的空气 当铂丝通电后 银层被蒸发 圆筒内充满了银原子的 气体 一些银原子会通过狭缝 O 到达圆筒 B 的内表面沉积起来 若测 得圆筒旋转的角速度 银原子在圆筒 B 内表面的沉积带弧长为 s 圆筒半径分别为 RA RB 则室温下银原子的速率为多少 用心 爱心 专心 分析分析 如果银原子的速率非常大 则它飞出 A 筒的狭缝 O 抵达 B 筒内壁的时间可不计 银原子都将沉积在 B 筒内壁正对着狭缝 O 的一 条狭带上 当银原子的速率并不很大时 它离开狭缝 O 在两筒之间飞 行的时间内 由于 B 筒已转过一定角度 因此 银原子沉积在 B 筒内 壁会呈现一圆弧形环带 带长正好等于银原子通过两筒之间的同一时 间内 B 筒转过的弧长 解解 设银原子的速率为 v 则由上面的分析得 由于银是单原子分子 因此 它也是银分子的速率 说明说明 实验结果是 当铂丝的温度为 T 1473K 时 银原子的速率 约在 560 640m s 之间 在实验中 速率大的银原子走完 RB RA 距 离所需的时间短