题目
电子的平均自由行程长度比离子大得多的原因是( )。A. 电子的质量比离子小B. 电子所带的能量比离子大C. 离子吸附性更强D. 电子的速度大
电子的平均自由行程长度比离子大得多的原因是( )。
A. 电子的质量比离子小
B. 电子所带的能量比离子大
C. 离子吸附性更强
D. 电子的速度大
题目解答
答案
A. 电子的质量比离子小
解析
本题考查对电子平均自由行程长度比离子大得多原因的理解,解题思路是分析每个选项与平均自由行程长度之间的关系。
- 选项A:
根据气体动理论,粒子的平均自由行程$\lambda$与粒子的质量$m$有关。在相同的环境下,粒子的平均自由行程可以近似表示为$\lambda=\frac{kT}{\sqrt{2}\pi d^{2}p}$(其中$k$是玻尔兹曼常量,$T$是温度,$d$是粒子的有效直径,$p$是压强),但从微观碰撞的角度来看,质量小的粒子在与其他粒子碰撞时,更容易改变其他粒子的运动状态,而自身受到的阻碍相对较小。电子的质量比离子小得多,电子在运动过程中与其他粒子发生碰撞时,受到的阻碍作用相对较弱,所以能够在更长的距离内保持自由运动,即平均自由行程长度更大。所以选项A正确。 - 选项B:
粒子所带的能量大小与平均自由行程并没有直接的因果关系。平均自由行程主要取决于粒子的质量、大小以及周围环境中粒子的分布等因素,而不是粒子所带的能量。所以选项B错误。 - 选项C:
离子吸附性更强与平均自由行程长度没有直接关联。平均自由行程主要是关于粒子在运动过程中自由通过的平均距离,与吸附性无关。所以选项C错误。 - 选项D:
虽然电子的速度通常比离子大,但速度大并不直接导致平均自由行程长。平均自由行程是指粒子在连续两次碰撞之间所通过的平均距离,它不仅仅取决于速度,还与粒子的质量、碰撞概率等因素有关。所以选项D错误。