【題目】激光由于其單色性好、亮度高、方向性好等特點(diǎn),在科技前沿的許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)光的波粒二象性可知,當(dāng)光與其他物體發(fā)生相互作用時,光子表現(xiàn)出有能量和動量,對于波長為λ的光子,其動量p=。已知光在真空中的傳播速度為c,普朗克常量為h。

1)科研人員曾用強(qiáng)激光做過一個有趣的實(shí)驗(yàn):一個水平放置的小玻璃片被一束強(qiáng)激光托在空中。已知激光豎直向上照射到質(zhì)量為m的小玻璃片上后,全部被小玻璃片吸收,重力加速度為g。求激光照射到小玻璃片上的功率P

2)激光冷卻和原子捕獲技術(shù)在科學(xué)上意義重大,特別是對生物科學(xué)將產(chǎn)生重大影響。所謂激光冷卻就是在激光的作用下使得做熱運(yùn)動的原子減速,其具體過程如下:一質(zhì)量為m的原子沿著x軸負(fù)方向運(yùn)動,頻率為的激光束迎面射向該原子。運(yùn)動著的原子就會吸收迎面而來的光子從基態(tài)躍遷,而處于激發(fā)態(tài)的原子會立即自發(fā)地輻射光子回到基態(tài)。原子自發(fā)輻射的光子方向是隨機(jī)的,在上述過程中原子的速率已經(jīng)很小,因而光子向各方向輻射光子的可能性可認(rèn)為是均等的,因而輻射不再對原子產(chǎn)生合外力的作用效果,并且原子的質(zhì)量沒有變化。

①設(shè)原子單位時間內(nèi)與n個光子發(fā)生相互作用,求運(yùn)動原子做減速運(yùn)動的加速度a的大;

②假設(shè)某原子以速度v0沿著x軸負(fù)方向運(yùn)動,當(dāng)該原子發(fā)生共振吸收后躍遷到了第一激發(fā)態(tài),吸收一個光子后原子的速度大小發(fā)生變化,方向未變。求該原子的第一激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能級差ΔE?

【答案】1;(2)①;②

【解析】

1)設(shè)在t時間內(nèi)照射到玻璃表面的光子數(shù)為n,則由動量定理

Ft=np

對玻璃板由平衡知識

F=mg

每個光子的能量

激光照射到小玻璃片上的功率

解得

2)①原子單位時間內(nèi)與n個光子發(fā)生相互作用,由動量守恒定律

原子的加速度

其中t=1s解得

②以原子開始運(yùn)動的方向?yàn)檎较,原子吸收一個光子的過程,由動量守恒定律

該原子的第一激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能級差

解得

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中,實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線,虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運(yùn)動軌跡.設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為,電勢能分別為、.下列說法正確的是(

A.電子一定從AB運(yùn)動

B.點(diǎn)電荷Q一定靠近M端且為正電荷

C.無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有<

D.B點(diǎn)電勢可能高于A點(diǎn)電勢

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r。當(dāng)滑動變阻器的滑片P向左移動時 ( )

A.電流表的示數(shù)變小,電壓表的示數(shù)變大

B.電流表的示數(shù)變大,電壓表的示數(shù)變小

C.電流表的示數(shù)變大,電壓表的示數(shù)變大

D.電流表的示數(shù)變小,電壓表的示數(shù)變小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,水平桌面上固定有一位于豎直平面內(nèi)的弧形軌道A,其下端的切線是水平的,軌道的厚度可忽略不計(jì)。將小鐵塊B從軌道的固定擋板處由靜止釋放,小鐵塊沿軌道下滑,最終落到水平地面上。若測得軌道末端距離水平地面的高度為h,小鐵塊從軌道飛出到落地的水平位移為x,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g。

(1)求小鐵塊落至水平地面時的速度;

(2)若在豎直木板上固定一張坐標(biāo)紙(如圖乙所示),并建立直角坐標(biāo)系xOy,使標(biāo)原點(diǎn)O與軌道槽口末端重合,y軸與重垂線重合,x軸水平。實(shí)驗(yàn)中使小鐵塊每次都從固定擋板處由靜止釋放并沿軌道水平拋出。依次下移水平擋板的位置,分別得到小鐵塊在水平擋板上的多個落點(diǎn),在坐標(biāo)紙上標(biāo)出相應(yīng)的點(diǎn)跡,再用平滑曲線將這些點(diǎn)跡連成小鐵塊的運(yùn)動軌跡。在軌跡上取一些點(diǎn)得到相應(yīng)的坐標(biāo)(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)、(x4、y4)……。

①若x1=x2-x1=x3-x2=x4-x3,試寫出y1、y2、y3、y4之間的關(guān)系;

②若y1=y2-y1=y3-y2=y4-y3,試寫出x1x2、x3、x4之間的關(guān)系。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,長為2R的水平軌道AB與半徑為R的豎直半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn),整個空間存在沿水平方向的勻強(qiáng)電場。今將質(zhì)量為m的帶正電物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從水平軌道的A端由靜止釋放,滑塊在電場力的作用下沿軌道運(yùn)動并通過D點(diǎn)。已知電場力的大小是物塊所受重力的2倍,空氣阻力及軌道的摩擦均可忽略不計(jì),重力加速度為g。求:

(1)滑塊從A端運(yùn)動到B端所需的時間t;

(2)滑塊從A端運(yùn)動到B端電場力的沖量大小I;

(3)滑塊通過圓形軌道B點(diǎn)時的加速度大小aB;

(4)滑塊通過圓形軌道B點(diǎn)時對軌道壓力大小NB;

(5)滑塊通過D點(diǎn)時的速度大小v

(6)請比較滑塊在BD兩點(diǎn)機(jī)械能的大小,說明理由。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示是電阻R的I-U圖象,圖中α=45°,由此得出(  )

A. 歐姆定律適用于該元件

B. 電阻R=0.5 Ω

C. 因I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),故R=1/tanα

D. 在R兩端加上6.0 V的電壓時,每秒通過電阻橫截面的電荷量是3.0 C

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】隨著我國登月計(jì)劃的實(shí)施,我國宇航員登上月球已不是夢想;假如我國宇航員登上月球并在月球表面附近以初速度v0豎直向上拋出一個小球,經(jīng)時間t后回到出發(fā)點(diǎn)。已知月球的半徑為R,引力常量為G,則下列說法正確的是(  )

A.月球表面的重力加速度為

B.月球的質(zhì)量為

C.宇航員在月球表面獲得的速度就可能逃脫月球吸引

D.宇航員在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動的繞行周期為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的條形磁鐵和楞次環(huán)探究影響感應(yīng)電流方向的因素

1)用磁鐵磁極靠近和遠(yuǎn)離A環(huán),觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并完成下表,其中感應(yīng)電流的方向從A環(huán)靠近磁鐵的一側(cè)觀察是順時針還是逆時針.

實(shí)驗(yàn)操作

磁鐵N

靠近A環(huán)

磁鐵S

靠近A環(huán)

磁鐵N

遠(yuǎn)離A環(huán)

磁鐵S

遠(yuǎn)離A環(huán)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

排斥

排斥

吸引

吸引

磁通量變化

增加

增加

減少

___________________

原磁場方向

指向A環(huán)

指向磁鐵

指向A環(huán)

___________________

感應(yīng)電流磁場的方向與原磁場方向的關(guān)系

相反

相反

相同

______________________

感應(yīng)電流磁場的方向

指向磁鐵

指向A環(huán)

指向A環(huán)

____________________

感應(yīng)電流的方向

逆時針

順時針

順時針

_____________________

2)根據(jù)上表總結(jié)關(guān)于感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)結(jié)論:_______________________________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一原長為L0的輕彈簧,下端固定在地面,上端固定一質(zhì)量為m木板,處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將另一質(zhì)量為m的物塊從彈簧原長處由靜止釋放,落到木板上時,立即與木板粘在一起,此后繼續(xù)壓縮彈簧到最低點(diǎn)C處,已知彈簧的彈性勢能,其中k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量,忽略物體在運(yùn)動過程中的空氣阻力,重力加速度取為g。關(guān)于這一過程,下列說法中正確的是(  )

A.在此過程中,兩物塊、彈簧、地球構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

B.兩物體從粘到一起以后的過程中,兩物塊、彈簧、地球構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

C.C點(diǎn)兩物體的加速度為0

D.C點(diǎn)兩物體的加速度為

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