知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
我们知道，根据光的粒子性，光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，光子具有动量$($ $hv/c$ $)$ 和能量$(hv$ $)$，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力。光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压。联想到人类很早就会制造并广泛使用的风帆，能否做出利用太阳光光压的“太阳帆”进行宇宙航行呢？
$1924$年，俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔明确提出“用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度”，首次提出了太阳帆的设想。但太阳光压很小，太阳光在地球附近的光压大约为$10^{-6}N/m^{2}$，但在微重力的太空，通过增大太阳帆面积，长达数月的持续加速，使得太阳帆可以达到甚至超过宇宙速度。$IKAROS$ 是世界第一个成功在行星际空间运行的太阳帆。$2010$年$5$月$21$日发射，$2010$年$12$月$8$日，$IKAROS$ 在距离金星 $80$，$800$ 公里处飞行掠过，并进入延伸任务阶段。
设太阳单位时间内向各个方向辐射的总能量为$E$，太空中某太阳帆面积为$S$，某时刻距太阳距离为$r(r$很大，故太阳光可视为平行光，太阳帆位置的变化可以忽略$)$，且帆面和太阳光传播方向垂直，太阳光频率为$v$，真空中光速为$c$，普朗克常量为$h$。
$(1)$当一个太阳光子被帆面完全反射时，求光子动量的变化$\triangle P$，判断光子对太阳帆面作用力的方向。
$(2)$计算单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数。
$(3)$事实上，到达太阳帆表面的光子一部分被反射，其余部分被吸收。被反射的光子数与入射光子总数的比，称为反射系数。若太阳帆的反射系数为$ρ$，求该时刻太阳光对太阳帆的作用力。

难度：较易

解析收藏试题篮
2．
一探测器沿竖直方向登陆火星，探测器内的水平地板上放着一个质量为$m=2kg$的物体，如图甲所示。当探测器速度由$v_{0}$减为零的过程中，传感器记录的物体对地板压力大小$F$随下降高度$h$变化的图象如图乙所示。已知地球的质量约为火星质量的$10$倍，地球的半径约为火星半径的$2$倍，地球和火星都可视为均质球体，取地球表面的重力加速度$g=10m/{s}^{2} $。

       $(1)$求火星表面的重力加速度的大小${{g}_{0}}$；

       $(2)$求探测器刚开始减速时的加速度的大小$a$和速度的大小${{v}_{0}}$；

       $(3)$根据量子理论，每个光子动量$p=\dfrac{h}{\lambda }(h$为普朗克常数，$\lambda $为光子的波长$)$。当光照射到物体表面时将产生持续的压力。设想未来制成的质量为$m$的飞行器，以太阳光对其光帆的撞击力为动力，朝着远离太阳的方向运动。设帆面始终与太阳光垂直，且光帆能将太阳光一半反射，一半吸收$.$ 已知引力常量为$G$，太阳质量为$M$，光速为$c$，太阳单位时间辐射的总能量为$E.$请推算出该探测器光帆的面积${{s}_{0}}$的最小值$($忽略行星对飞行器的引力，球面积公式为$S=4\pi {{r}^{2}})$。

难度：难

解析收藏试题篮
3．光具有粒波二象性，光子的能量$E=hν$，其中频率$ν$表示波的特征，在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量$p$与光波波长$λ$的关系$p=\dfrac{h}{\lambda }$．
若某激光管以$P_{w}=60 W$的功率发射波长$λ=663 nm$的光束，试根据上述理论计算：
$(1)$该管在$1s$内发射出多少个光子？
$(2)$若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力$F$为多大？

难度：较难

解析收藏试题篮
4．
$2014$年三位科学家因发明高亮度蓝色发光二极管而获得诺贝尔物理学奖$.$发光二极管$(LED)$产生波长$450nm-455nm$的蓝光，照射荧光粉后发光，荧光粉辐射光子的波长 ______ $($选填“$\geqslant $”、“$\leqslant $”或“$=$“$)$入射蓝光光子的波长，荧光粉辐射光形成的光谱是 ______ $($选填“连续光谱”或“线状谱”$)$．

难度：较易

解析收藏试题篮
5． [选修3一5]
（ l ）下列说法正确的是 ______
A．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为光的强度太弱
B．德布罗意认为一切物体都具有波粒二象性
c．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收能量
D．黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与温度有关
（ 2 ）核电池又叫‘放射性同位素电池”，一个硬币大小的核电池可以让手机不充电使用5000年．燃料中钚（ $%20%C2%A0_%7B%2094%20%7D%5E%7B%20238%20%7D$ Pu ）是一种人造同位素，可通过下列反应合成：①用氘核（ $%20%C2%A0_%7B%201%20%7D%5E%7B%202%20%7DH$ ）轰击铀（ $%20%C2%A0_%7B%2092%20%7D%5E%7B%20238%20%7DU$ ）生成镎（ $%20%C2%A0_%7B%2093%20%7D%5E%7B%20238%20%7DNp$ ）和两个相同的粒子x，核反应方程是 $%20%C2%A0_%7B%2092%20%7D%5E%7B%20238%20%7DU%2B%20%C2%A0_%7B%201%20%7D%5E%7B%202%20%7DH%E2%86%92%20%C2%A0_%7B%2093%20%7D%5E%7B%20238%20%7DNp%2B2x$ ； ②镎（ $%20%C2%A0_%7B%2093%20%7D%5E%7B%20238%20%7DNp$ ）放出一个粒子Y 后转变成钚（ $%20%C2%A0_%7B%2094%20%7D%5E%7B%20238%20%7D$ Pu ），核反应方程是 $%20%C2%A0_%7B%2093%20%7D%5E%7B%20238%20%7DNp%E2%86%92%20%C2%A0_%7B%2094%20%7D%5E%7B%20238%20%7DPu%2BY$ ．则x 粒子的符号为 ______ ； Y 粒子的符号为 ______ ．
（3）如图甲，光滑水平面上有A、B 两物体，已知A 的质量为2Kg，A 以一定的初速度向右运动，与B 发生正碰后粘在一起向右运动，它们位移时间图象如图乙求：
①物体B的质量；
②AB碰撞过程中损失的机械能．

难度：中等

解析收藏试题篮
6．已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30eV和10eV，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少?

难度：中等

解析收藏试题篮
7． (2006·广东)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律。请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律?已知锌的逸出功为3．34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为10⁶m／s，求该紫外线的波长λ。
(电子质量m。=9．11 x10^—31kg，普朗克常量h=6．63x10^—34j·s，1 eV=1．60x10^—19J)

难度：中等

解析收藏试题篮
8．如图所示，阴极K用极限波长λ。=0．66 μm的金属铯制成的，用波长λ=0．50μm的绿光照射阴极K，调整两个极板电压，当A板电压比阴极高出2．5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0．64μA，求：

(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；
(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能。

难度：中等

解析收藏试题篮
9．金属晶体中晶格大小的数量级是10^—lOm。电子经加速电场加速，形成一电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样。问这个加速电场的电压约为多少?
(已知电子的电荷量为e=1．6x10^-19C，质量为m=0．90X10^—30kg)

难度：中等

解析收藏试题篮
10．
(15分)1951年，物理学家发现了“电子偶数”，所谓“电子偶数”就是由一个负电子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统.已知正、负电子的质量均为m_e，普朗克常数为h，静电力常量为k，假设“电子偶数”中正、负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径r、运动速度v及电子的质量满足量子化理论：2m_ev_nr_n=nh/2π，n=1，2……“电子偶数”的能量为正负电子运动的动能和系统的电势能之和，已知两正负电子相距为L时的电势能为E_p=-k，试求n=1时“电子偶数”的能量。

难度：中等

解析收藏试题篮

0/40

进入组卷