高考物理微元法解決物理試題專項訓練及答案含解析-文庫吧資料
2025-04-05 05:23本頁面
【正文】 3)：水面下降速度為，細管內的水流速度為v.按照水不可壓縮的條件，可知水的體積守恒或流量守恒，即：由，可得:.所以液體面下降的速度比細管中的水流速度可以忽略不計.：液面上質量為m的薄層水的機械能等于細管中質量為m的小水柱的機械能．又根據上述推理：液面薄層水下降的速度忽略不計，即.設細管處為零勢面，所以有：解得:9．光電效應和康普頓效應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，一定的質量m與一定的能量E相對應：，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．試借用質子、電子等粒子動量的定義：動量=質量速度，推導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，將產生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產生壓強，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．當該激光束垂照射到某物體表面時，假設光全部被吸收，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）根據能量與質量的關系，結合光子能量與頻率的關系以及動量的表達式推導單色光光子的動量；（2）根據一小段時間內激光器發(fā)射的光子數(shù)，結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）一小段時間內激光器發(fā)射的光子數(shù)光照射物體表面，由動量定理產生的光壓解得：10．如圖所示,一個粗細均勻的U形管內裝有同種液體,在管口右端蓋板A密閉,兩液面的高度差為h,液體開始運動,當兩液面高度相等時,右側液面下降的速度是多大?【答案】【解析】【分析】拿去蓋板，液體開始運動，當兩液面高度相等時，液體的機械能守恒，即可求出右側液面下降的速度，當兩液面高度相等時，右側高為h液柱重心下降了，液體重力勢能的減小量全部轉化為整體的動能；【詳解】設管子的橫截面積為，液體的密度為，則右側高出左側的水銀柱的體積為，所以其質量為：，全部的水銀柱的質量： 拿去蓋板，液體開始運動，當兩液面高度相等時，右側高為h液柱重心下降了根據機械能守恒定律得：即：解得：．【點睛】本題運用機械能守恒定律研究液體流動的速度問題，要注意液柱h不能看成質點，要分析其重心下降的高度．11．根據量子理論，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，光都會對物體產生壓強，這就是“光壓”.既然光照射物體會對物體產生光壓，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
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