高考物理微元法解決物理試題解題技巧講解及練習題-資料下載頁
2025-04-05 04:58本頁面
【正文】 發(fā)出的光子數(shù)．，根據(jù)牛頓第三定律物體表面對光子的力大小也為F0，時間為，由動量定理可知：，解得（2），取面積為S，高度為的體積內的粒子為研究對象．該體積中粒子個數(shù)，可以撞擊該容器壁的粒子數(shù)，一個撞擊容器壁的氣體分子對其產(chǎn)生的壓力用F來表示，根據(jù)牛頓第三定律容器壁對氣體分子的力大小也為F，由，得，容器壁受到的壓強，解得，一定質量的理想氣體，體積一定時，其壓強與溫度成正比．14．根據(jù)量子理論，光子不但有動能，還有動量，其計算式為，其中是普朗克常量，是光子的波長. 既然光子有動量，那么光照到物體表面，光子被物體吸收或反射時，光都會對物體產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”.既然光照射物體會對物體產(chǎn)生光壓，有人設想在遙遠的宇宙探測中用光壓為動力推動航天器加速. 給探測器安上面積極大，反射率極高的薄膜，并讓它正對太陽．已知在地球繞日軌道上，每平方米面積上得到的太陽光能為，探測器質量為，薄膜面積為，那么探測器得到的加速度為多大？【答案】【解析】【分析】【詳解】由和以及真空中光速，不難得出光子的能量和動量之間的關系：.設時間內激光器射出的光子個數(shù)為，每個光子的能量為，動量為，激光照到物體上后全部被反射，這時激光對物體的光壓最大. 設這個壓強為，則有，.將代入得.所以，.再由牛頓第二定律，得.本題是光子與物體相互作用產(chǎn)生光壓的典型示例，也是連續(xù)作用問題在光子與物體間相互作用的典型示例，閱讀本題能理解光壓產(chǎn)生的原因.本題中航天器得到的加速度雖然很小，但長時間加速后也能得到可觀的速度增量. 這對遠距離的太空探測來說是可行的，作為科學設想，本題的構思是有其積極意義的.15．物理問題的研究首先要確定研究對象。當我們研究水流，氣流等流體問題時，經(jīng)常會選取流體中的一小段來進行研究，通過分析能夠得出一些有關流體的重要結論。(1)水刀應用高壓水流切割技術，相比于激光切割有切割材料范圍廣，效率高，安全環(huán)保等優(yōu)勢。某型號水刀工作過程中，將水從面積S=，直接打在被切割材料表面，從而產(chǎn)生極大壓強，實現(xiàn)切割。已知該水刀每分鐘用水600g，水的密度為ρ=103kg/m3a．求從噴嘴噴出水的流度v的大小b．高速水流垂直打在材料表面上后，水速幾乎減為0，求水對材料表面的壓強p約為多大。(2)某同學應用壓力傳感器完成以下實驗，如圖所示，他將一根均勻的細鐵鏈上端用細線懸掛在鐵架臺上，調整高度使鐵鏈的下端剛好與壓力傳感器的探測面接觸。剪斷細線，鐵鏈逐漸落在探測面上。傳感器得到了探測面所受壓力隨時間的變化圖象。通過對圖線分析發(fā)現(xiàn)鐵鏈最上端落到探測面前后瞬間的壓力大小之比大約是N1:N2=3:1，后來他換用不同長度和粗細的鐵鏈重復該實驗，都得到相同結果。請你通過理論推理來說明實驗測得的結果是正確的。（推理過程中需要用到的物理量的字母請自行設定）【答案】(1)a．100m/s；b．；(2)推導過程見解析【解析】【分析】【詳解】(1)a．一分鐘噴出的水的質量為所以水的流速代入數(shù)據(jù)得v=100m/sb．選取時間內打在材料表面質量為水為研究對象，由動量定理得其中解得根據(jù)牛頓第三定律，材料表面受到的壓力則根據(jù)壓強公式解得(2)設單位長度的鐵鏈質量為b，鐵鏈的長度為L，當鐵鏈的最上端落在探測面上時，選取鐵鏈最上端的一小段為研究對象，其質量根據(jù)自由落體運動公式可知速度設向下方向為正，根據(jù)動量定理解得則探測面受到鐵鏈最上端的壓力為此時除最上端外，其余部分的鐵鏈已經(jīng)落在探測面上，對探測面的壓力其中則探測面受到的總壓力為當鐵鏈的最上端落在探測面上后，探測面受到的壓力大小由此可得實驗結果是正確的。
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