【題目】光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量。由狹義相對(duì)論可知，一定的質(zhì)量m與一定的能量E相對(duì)應(yīng)： ，其中c為真空中光速。

(1)已知某單色光的頻率為ν，波長(zhǎng)為λ，該單色光光子的能量，其中h為普朗克常量。試借用質(zhì)子、電子等粒子動(dòng)量的定義：動(dòng)量=質(zhì)量×速度，推導(dǎo)該單色光光子的動(dòng)量。

(2)光照射到物體表面時(shí)，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，用I表示。一臺(tái)發(fā)光功率為P0的激光器發(fā)出一束某頻率的激光，光束的橫截面積為S，當(dāng)該激光束垂直照射到某物體表面時(shí)，假設(shè)光全部被吸收，試寫出其在物體表面引起的光壓的表達(dá)式。

(3)設(shè)想利用太陽(yáng)光的“光壓”為探測(cè)器提供動(dòng)力，將太陽(yáng)系中的探測(cè)器送到太陽(yáng)系以外，這就需要為探測(cè)器制作一個(gè)很大的光帆，以使太陽(yáng)光對(duì)光帆的壓力超過(guò)太陽(yáng)對(duì)探測(cè)器的引力，不考慮行星對(duì)探測(cè)器的引力。一個(gè)質(zhì)量為m的探測(cè)器，正在朝遠(yuǎn)離太陽(yáng)的方向運(yùn)動(dòng)。已知引力常量為G，太陽(yáng)的質(zhì)量為M，太陽(yáng)輻射的總功率為P0，設(shè)帆面始終與太陽(yáng)光垂直，且光帆能將太陽(yáng)光全部吸收。試估算該探測(cè)器光帆的面積應(yīng)滿足的條件。

【答案】（1）見解析 （2）（3）

【解析】試題分析：（1）光子的能量（2分）

光子的動(dòng)量（2分）

可得（2分）

（2）一小段時(shí)間Δt內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)

（1分）

光照射物體表面，由動(dòng)量定理

（2分）

產(chǎn)生的光壓（1分）

解得（2分）

（3）由（2）同理可知，當(dāng)光一半被反射一半被吸收時(shí)，產(chǎn)生的光壓

（2分）

距太陽(yáng)為r處光帆受到的光壓

（2分）

太陽(yáng)光對(duì)光帆的壓力需超過(guò)太陽(yáng)對(duì)探測(cè)器的引力

（2分）

解得（2分）

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，閉合電鍵S，用頻率為v的光照射光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率v的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為（a，0），與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為（0，-b），下列說(shuō)法中正確的是()

A. 普朗克常量為

B. 斷開電鍵S后，電流表G的示數(shù)不為零

C. 僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大

D. 保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】下列說(shuō)法正確的是（　 �。�

A. 做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度、加速度都一定在改變

B. 做曲線運(yùn)動(dòng)物體受到的合外力可能為零

C. 物體在恒力作用下不可能做曲線運(yùn)動(dòng)

D. 做曲線運(yùn)動(dòng)物體的加速度可能不變

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】(9分)某物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值�？蛇x用的器材（代號(hào)）與規(guī)格如下：

電流表A1（量程250mA,內(nèi)阻r1為5Ω)；

標(biāo)準(zhǔn)電流表A2（量程300mA,內(nèi)阻r2約為5Ω）；

待測(cè)電阻R1（阻值約為100Ω）；

滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值10Ω）；

電源E（電動(dòng)勢(shì)約為10V，內(nèi)阻r約為1Ω）；

單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。

⑴要求方法簡(jiǎn)捷，并能測(cè)多組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明每個(gè)器材的代號(hào)。

⑵需要直接測(cè)量的物理量是 ，用測(cè)的量表示待測(cè)電阻R1的計(jì)算公式是R1＝________。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】（10分）如圖所示，一圓柱形氣缸豎直放置，氣缸正中間有擋板，位于氣缸口的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體�；钊馁|(zhì)量為m，橫截面積為S。開始時(shí)，活塞與氣缸底部相距L，測(cè)得氣體的溫度為T0。現(xiàn)緩慢降溫，讓活塞緩慢下降，直到恰好與擋板接觸但不擠壓。然后在活塞上放一重物P，對(duì)氣體緩慢升溫，讓氣體的溫度緩慢回升到T0，升溫過(guò)程中，活塞不動(dòng)。已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與氣缸間摩擦。

（i）求活塞剛與擋板接觸時(shí)氣體的溫度和重物P的質(zhì)量的最小值。

（ii）整個(gè)過(guò)程中，氣體是吸熱還是放熱，吸收或放出熱量為多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】人從高處跳到低處時(shí)，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，并且讓腿適當(dāng)彎曲。說(shuō)法正確的是（ ）

A. 減小沖量

B. 使動(dòng)量的增量變得更小

C. 增大人對(duì)地面的壓強(qiáng)，起到安全作用

D. 延長(zhǎng)與地面的作用時(shí)間，從而減小沖力

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所記錄的紙帶來(lái)研究做勻變速直線運(yùn)動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)情況，實(shí)驗(yàn)中獲得一條紙帶，如圖所示，其中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出．已知所用電源的頻率為50Hz，則打O點(diǎn)時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的速度v0= m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a= m/s2．（結(jié)果要求保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示，電阻不計(jì)且間距L＝1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，上端接一阻值R＝2Ω的電阻，虛線OO′下方有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻不計(jì)的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放，金屬桿ab在下落的過(guò)程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平，已知金屬桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0＝1m/s，下落0.3m的過(guò)程中加速度a與下落距離h的關(guān)系圖像如圖乙所示，g取10m/s2，則(　　)

A. 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T

B. 金屬桿ab下落0.3m時(shí)的速度為1m/s

C. 金屬桿ab下落0.3m的過(guò)程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2J

D. 金屬桿ab下落0.3m的過(guò)程中通過(guò)R的電荷量為0.25C

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示,摩托車做騰躍特技表演,沿曲面沖上高0.8m頂部水平高臺(tái),接著以v=3m/s水平速度離開平臺(tái),落至地面時(shí),恰能無(wú)碰撞地沿圓弧切線從A點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑。A、B為圓弧兩端點(diǎn),其連線水平。已知圓弧半徑為R=1.0m,人和車的總質(zhì)量為180kg,特技表演的全過(guò)程中,阻力忽略不計(jì)。(計(jì)算中取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)。求:

(1)從平臺(tái)飛出到A點(diǎn),人和車運(yùn)動(dòng)的水平距離s;

(2)從平臺(tái)飛出到達(dá)A點(diǎn)時(shí)速度及圓弧對(duì)應(yīng)圓心角θ;

(3)人和車運(yùn)動(dòng)到達(dá)圓弧軌道A點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力;

(4)人和車運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)O速度v= m/s此時(shí)對(duì)軌道的壓力。

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