高考物理易錯題專題三物理微元法解決物理試題(含解析)-資料下載頁
2025-04-05 05:16本頁面
【正文】 子的總動量為（2）激光束被物體表面反射時，其單位時間內(nèi)的動量改變量為△p=2 p總=2P/c．根據(jù)動量定理可知，物體表面對激光束的作用力 F=△p =2P/c．由牛頓第三定律可知，激光束對物體表面的作用力為F=2P/c，在物體表面引起的光壓表達式為：p壓強=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，太陽常量為J，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的加速度為a，利用太陽的光壓將平板送到太陽系以外的空間去必須滿足條件：太陽光對平板的壓力大于太陽對其的萬有引力．由（2）得出的結(jié)論可得，太陽光對平板的壓力F=2JS1/c．太陽對平板的萬有引力可表示為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：動量定理、萬有引力定律【名師點睛】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．【答案】（1）見解析（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)系以及動量的表達式推導(dǎo)單色光光子的動量；（2）根據(jù)一小段時間內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)，結(jié)合動量定理求出其在物體表面引起的光壓的表達式．（1）光子的能量，光子的動量，可得（2）一小段時間內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)光照射物體表面，由動量定理產(chǎn)生的光壓解得：14．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等溫過程由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B．已知氣體在狀態(tài)A時壓強為2105 Pa，體積為1m3．在狀態(tài)B時的體積為2m3．(1)求狀態(tài)B時氣體的壓強；(2)從微觀角度解釋氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B過程中氣體壓強發(fā)生變化的原因．【答案】(1) ；(2) 氣體分子的平均動能不變，氣體體積變大，氣體分子的密集程度減小，氣體的壓強變小【解析】【分析】【詳解】(1)氣體由狀態(tài)變?yōu)闋顟B(tài)的過程遵從玻意耳定律，則有：解得狀態(tài)的壓強：(2)氣體的壓強與氣體分子的平均動能和氣體分子的密集程度有關(guān)，氣體經(jīng)過等溫過程由狀態(tài)變化為狀態(tài)，氣體分子的平均動能不變，氣體體積變大，氣體分子的密集程度減小，氣體的壓強變小．15．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(shè)想在遙遠(yuǎn)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(zhì)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(guān)系：.設(shè)時間內(nèi)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(shè)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(yuǎn)距離的太空探測來說是可行的，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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