综合题7.0分
物理

29.图1是地球内部地震波随深度的分布以及由此推断出的地球内部的结构图。在古登堡面附近,横波(S)消失且纵波(P)的速度与地表处的差不多,于是有人认为在古登堡面附近存在着很薄的气态圈层,为了探究气态圈层的压强,两位同学提出了以下方案。

甲同学的方案:如图2所示,由于地球的半径非常大,设想在气态圈层的外侧取一底面积很小的柱体,该柱体与气态圈层的外表面垂直。根据资料可知古登堡面的半径为R1,气态圈层之外地幔及地壳的平均密度为,平均重力加速度为g,地球表面的大气压强相对于该气态圈层的压强可忽略不计。

乙同学的方案:设想在该气态圈层内放置一个正方体,并且假定每个气体分子的质量为m,单位体积内的分子数为n,分子大小可以忽略,其速率均相等,且与正方体各面碰撞的机会均等,与各面碰撞前后瞬间,分子的速度方向都与各面垂直,且速率不变。根据古登堡面附近的温度可推知气体分子运动的平均速率为v.

请你选择其中的一种方案求出气态圈层的压强p.

正确答案及相关解析

正确答案

甲同学的方案: