【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量。由狹義相對論可知，一定的質(zhì)量m與一定的能量E相對應(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、電子等粒子動量的定義：動量=質(zhì)量×速度，推導(dǎo)該單色光光子的動量。

(2)光照射到物體表面時，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，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示。一臺發(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，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式。

(3)設(shè)想利用太陽光的“光壓”為探測器提供動力，將太陽系中的探測器送到太陽系以外，這就需要為探測器制作一個很大的光帆，以使太陽光對光帆的壓力超過太陽對探測器的引力，不考慮行星對探測器的引力。一個質(zhì)量為m的探測器，正在朝遠離太陽的方向運動。已知引力常量為G，太陽的質(zhì)量為M，太陽輻射的總功率為P0，設(shè)帆面始終與太陽光垂直，且光帆能將太陽光全部吸收。試估算該探測器光帆的面積應(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）

光子的動量（2分）

可得（2分）

（2）一小段時間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，產(chǎn)生的光壓

（2分）

距太陽為r處光帆受到的光壓

（2分）

太陽光對光帆的壓力需超過太陽對探測器的引力

（2分）

解得（2分）

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】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)時光電子的最大初動能與入射光頻率v的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為（a，0），與縱軸的交點坐標(biāo)為（0，-b），下列說法中正確的是()

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. 僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大

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

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】下列說法正確的是（　 �。�

A. 做曲線運動物體的速度、加速度都一定在改變

B. 做曲線運動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動

D. 做曲線運動物體的加速度可能不變

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】(9分)某物理實驗小組的同學(xué)利用實驗室提供的器材測量一待測電阻的阻值�？蛇x用的器材（代號）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）；

待測電阻R1（阻值約為100Ω）；

滑動變阻器R2（最大阻值10Ω）；

電源E（電動勢約為10V，內(nèi)阻r約為1Ω）；

單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。

⑴要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，請在方框中畫出實驗電路原理圖，并標(biāo)明每個器材的代號。

⑵需要直接測量的物理量是 ，用測的量表示待測電阻R1的計算公式是R1＝________。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 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，活塞與氣缸底部相距L，測得氣體的溫度為T0�，F(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，對氣體緩慢升溫，讓氣體的溫度緩慢回升到T0，升溫過程中，活塞不動。已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，不計活塞與氣缸間摩擦。

（i）求活塞剛與擋板接觸時氣體的溫度和重物P的質(zhì)量的最小值。

（ii）整個過程中，氣體是吸熱還是放熱，吸收或放出熱量為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

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

A. 減小沖量

B. 使動量的增量變得更小

C. 增大人對地面的壓強，起到安全作用

D. 延長與地面的作用時間，從而減小沖力

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)利用打點計時器所記錄的紙帶來研究做勻變速直線運動小車的運動情況，實驗中獲得一條紙帶，如圖所示，其中兩相鄰計數(shù)點間有四個點未畫出．已知所用電源的頻率為50Hz，則打O點時小車運動的速度v0= m/s，小車運動的加速度a= m/s2．（結(jié)果要求保留三位有效數(shù)字）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，電阻不計且間距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)軌平面向里的勻強磁場．現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻不計的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放，金屬桿ab在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平，已知金屬桿ab進入磁場時的速度v0＝1m/s，下落0.3m的過程中加速度a與下落距離h的關(guān)系圖像如圖乙所示，g取10m/s2，則(　　)

A. 勻強磁場的磁感應(yīng)強度為2T

B. 金屬桿ab下落0.3m時的速度為1m/s

C. 金屬桿ab下落0.3m的過程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2J

D. 金屬桿ab下落0.3m的過程中通過R的電荷量為0.25C

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 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,接著以v=3m/s水平速度離開平臺,落至地面時,恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑。A、B為圓弧兩端點,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,特技表演的全過程中,阻力忽略不計。(計算中取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)。求:

(1)從平臺飛出到A點,人和車運動的水平距離s;

(2)從平臺飛出到達A點時速度及圓弧對應(yīng)圓心角θ;

(3)人和車運動到達圓弧軌道A點時對軌道的壓力;

(4)人和車運動到圓弧軌道最低點O速度v= m/s此時對軌道的壓力。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案