高考物理易錯(cuò)題專(zhuān)題三物理微元法解決物理試題(含解析)-資料下載頁(yè)
2025-04-05 05:16本頁(yè)面
【正文】 子的總動(dòng)量為（2）激光束被物體表面反射時(shí)，其單位時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量改變量為△p=2 p總=2P/c．根據(jù)動(dòng)量定理可知，物體表面對(duì)激光束的作用力 F=△p =2P/c．由牛頓第三定律可知，激光束對(duì)物體表面的作用力為F=2P/c，在物體表面引起的光壓表達(dá)式為：p壓強(qiáng)=F/S=2P/cS．（3）設(shè)平板的質(zhì)量為m，密度為ρ，厚度為d，面積為S1，太陽(yáng)常量為J，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的加速度為a，利用太陽(yáng)的光壓將平板送到太陽(yáng)系以外的空間去必須滿(mǎn)足條件：太陽(yáng)光對(duì)平板的壓力大于太陽(yáng)對(duì)其的萬(wàn)有引力．由（2）得出的結(jié)論可得，太陽(yáng)光對(duì)平板的壓力F=2JS1/c．太陽(yáng)對(duì)平板的萬(wàn)有引力可表示為f=ma，所以，2JS1/c． ma，平板質(zhì)量m=ρdS1，所以 ，2JS1/c． ρdS1a，解得：d=1．6106m．即：平板的厚度應(yīng)小于1．6106m．考點(diǎn)：動(dòng)量定理、萬(wàn)有引力定律【名師點(diǎn)睛】13．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)該激光束垂照射到某物體表面時(shí)，假設(shè)光全部被吸收，試寫(xiě)出其在物體表面引起的光壓的表達(dá)式．【答案】（1）見(jiàn)解析（2）【解析】試題分析：（1）根據(jù)能量與質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)合光子能量與頻率的關(guān)系以及動(dòng)量的表達(dá)式推導(dǎo)單色光光子的動(dòng)量；（2）根據(jù)一小段時(shí)間內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)，結(jié)合動(dòng)量定理求出其在物體表面引起的光壓的表達(dá)式．（1）光子的能量，光子的動(dòng)量，可得（2）一小段時(shí)間內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)光照射物體表面，由動(dòng)量定理產(chǎn)生的光壓解得：14．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B．已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)為2105 Pa，體積為1m3．在狀態(tài)B時(shí)的體積為2m3．(1)求狀態(tài)B時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)從微觀角度解釋氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B過(guò)程中氣體壓強(qiáng)發(fā)生變化的原因．【答案】(1) ；(2) 氣體分子的平均動(dòng)能不變，氣體體積變大，氣體分子的密集程度減小，氣體的壓強(qiáng)變小【解析】【分析】【詳解】(1)氣體由狀態(tài)變?yōu)闋顟B(tài)的過(guò)程遵從玻意耳定律，則有：解得狀態(tài)的壓強(qiáng)：(2)氣體的壓強(qiáng)與氣體分子的平均動(dòng)能和氣體分子的密集程度有關(guān)，氣體經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程由狀態(tài)變化為狀態(tài)，氣體分子的平均動(dòng)能不變，氣體體積變大，氣體分子的密集程度減小，氣體的壓強(qiáng)變?。?5．根據(jù)量子理論，光子不但有動(dòng)能，還有動(dòng)量，其計(jì)算式為，其中是普朗克常量，是光子的波長(zhǎng). 既然光子有動(dòng)量，那么光照到物體表面，光子被物體吸收或反射時(shí)，光都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”.既然光照射物體會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生光壓，有人設(shè)想在遙遠(yuǎn)的宇宙探測(cè)中用光壓為動(dòng)力推動(dòng)航天器加速. 給探測(cè)器安上面積極大，反射率極高的薄膜，并讓它正對(duì)太陽(yáng)．已知在地球繞日軌道上，每平方米面積上得到的太陽(yáng)光能為，探測(cè)器質(zhì)量為，薄膜面積為，那么探測(cè)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(dòng)量之間的關(guān)系：.設(shè)時(shí)間內(nèi)激光器射出的光子個(gè)數(shù)為，每個(gè)光子的能量為，動(dòng)量為，激光照到物體上后全部被反射，這時(shí)激光對(duì)物體的光壓最大. 設(shè)這個(gè)壓強(qiáng)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(wèn)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(zhǎng)時(shí)間加速后也能得到可觀的速度增量. 這對(duì)遠(yuǎn)距離的太空探測(cè)來(lái)說(shuō)是可行的，作為科學(xué)設(shè)想，本題的構(gòu)思是有其積極意義的.
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