高考物理熱運動題目有:
1. 子彈在槍膛中受到火藥爆炸產生的很大的推力,離開槍膛后,能在空中繼續飛行一段距離,這是因為子彈具有____。
2. 質量為m的小球在地面附近以初速度v豎直上拋,若空氣阻力不計,則小球上升到最高點所需時間為t1,小球落地所需時間為t2,則t1和t2的關系為t1____t2(填“>”“<”或“=”)。
3. 質量為m的小球從高為h處由靜止釋放,落到地面后又陷入沙坑h/3深處,求小球受到的平均阻力所做的功。
以上題目都是關于熱運動的高考物理題目,涉及到了豎直上拋運動、自由落體運動以及功的計算。
熱運動主要指的是物體內部粒子(原子、分子)的振動和遷移等運動形式,這類題目在高考物理中通常會結合其他知識點進行考察,例如動量、能量等。因此,在備考過程中,需要全面掌握物理知識,并靈活運用。
題目:
某研究小組對一定量的空氣進行了測量,發現其中含有N個氮氣分子和N個氧氣分子。已知氧氣的摩爾質量為M,阿伏伽德羅常數為N_{A},求:
1. 空氣中分子的平均速率;
2. 若在空氣中混有少量氯氣分子,當溫度不變時,氯氣分子的平均速率是多少?
解答:
1. 空氣中分子的平均速率可以通過氣體動理論來求解。根據氣體動理論,氣體分子在不停地做無規則的熱運動,碰撞器壁產生壓力。設空氣中氮氣和氧氣分子的平均速率分別為v_{氮}和v_{氧},則有:
\begin{aligned}
v_{氮} = \sqrt{\frac{8kT}{m_{氮}}} \\
v_{氧} = \sqrt{\frac{8kT}{m_{氧}}}
\end{aligned}
其中k是玻爾茲曼常數,T是溫度,m_{氮}和m_{氧}分別是氮氣和氧氣分子的質量。由于已知氧氣的摩爾質量為M,可以求出氧氣分子的質量m_{氧} = \frac{M}{N_{A}}。代入上式可得:
v_{氮} = \sqrt{\frac{8kTN_{A}}{m_{氧}}} = \sqrt{\frac{8kTN_{A}}{M}}
由于空氣中同時含有氮氣和氧氣分子,所以空氣中分子的平均速率為二者速率之和:
v = v_{氮} + v_{氧} = \sqrt{\frac{8kTN_{A}}{M}} + \sqrt{\frac{8kT}{M}}
2. 當混有少量氯氣分子時,設其速率為v_{氯},根據氣體動理論,有:
v_{氯}^{2} = 2aS = 2\pi kT
其中a是碰撞頻率,S是分子在單位時間內與器壁單位面積的碰撞次數。由于氯氣分子與氧氣分子在空氣中混合均勻,所以可以認為單位體積內空氣中的氯氣分子數與氧氣分子數相等。設空氣中氧氣分子的體積為V_{氧},則空氣總體積為V = N_{A}V_{氧}。單位體積內空氣中的氯氣分子數為n_{氯} = \frac{n}{V} = \frac{v_{氯}}{V_{氧}}。因此有:
\begin{aligned}
v_{氯}^{2} &= 2\pi kT \cdot \frac{v_{氯}}{V_{氧}} \\
&= 2\pi kT \cdot \sqrt{\frac{8N_{A}}{M}} \\
&= \sqrt{16N_{A}\pi kT M}
\end{aligned}
所以氯氣分子的平均速率為:
v_{氯} = \sqrt{4\pi kT N_{A}}
答案:空氣中分子的平均速率為$\sqrt{\frac{8kTN_{A}}{M}} + \sqrt{\frac{8kT}{M}}$;氯氣分子的平均速率為$\sqrt{4\pi kT N_{A}}$。