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康普顿效应告诉我们,光子除了具有能量之外还有动量,光子能量为,而动量则为。一些科...

康普顿效应告诉我们,光子除了具有能量之外还有动量,光子能量为,而动量则为。一些科学家设想为航天器安装一面由高强度的轻质柔性薄膜涂上高反光率的材料而制成的“薄膜镜片太阳帆”,利用太阳光驱动航天器做星际旅行。现为某飞往火星的航天器安装了一面积为S =4 xl04m2的太阳帆,且已知在某区域沿垂直于阳光方向太阳光在太阳帆单位面积上的功率约为p =1 kW/m2,光在真空中的传播速度c =3.Ox 10s m/s。求该航天器在此区域因“太阳帆”所获得的最大动力。(结果保留2位有效数字,提示:光子与太阳帆的碰撞可视为弹性碰撞,碰撞中光子动量变化量为△p=2p)

 

【解析】当太阳光直射太阳帆时,航天器获得的动力最大;设在时间∆t内直射到太阳帆的太阳光光子数为n,则有 因为光子能量为 ,动量为 且光子与太阳帆的碰撞可视为弹性碰撞,所以光子碰撞后光子的动量变化量为 对在时间Δt内直射到太阳帆上的太阳光光子用动量定理,有: , 联立解得: 由牛顿第三定律可得航天器所获得的最大动力为:  
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考点分析:
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如图所示,两根彼此平行放置的光滑金属导轨,其水平部分足够长且处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B。现将质量为m1的导体棒ab放置于导轨的水平段,将质量为m2的导体棒cd从导轨的圆弧部分距水平段高为h的位置由静止释放。已知导体棒接入电路的有效电阻分别为R1和R2,其他部分电阻不计,整个过程中两导体棒与导轨接触良好且未发生碰撞,重力加速度力g。求:

(1)导体棒ab、cd最终速度的大小;

(2)导体棒ab所产生的热量Q1

 

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一静止的原子核发生衰变后变成原子核Y,且知X、Y和a粒子分别是M、m1和m2和真空中的光速为c。

(1)请写出该核反应的方程式;

(2)求所得粒子的速度(设核反应所释放的核能全部转化为系统的动能)。

 

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碰撞的恢复系数的定义为其中分别是碰撞前两物体的速度,分别是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e= 1,非弹性碰撞的恢复系数e<1。某同学借用如图所示的实验装置来验证弹性碰撞的恢复系数e = 1。请回答:

(1)为了减小实验误差,需要调节装置,使整个装置在同一竖直平面内,悬线竖直时两球球面相切,且两球球心连线 _______________

(2)实验时,将小球A从悬线与竖直方向成角处由静止释放,球A与球B发生碰撞后反弹,而球B氷平向右飞出。若要通过计算恢复系数验证此碰撞为弹性碰撞,下列所给的物理量中不需要测量的有______

A.小球A、B的质量m1、m2

B.悬线的长度L

C.当地重力加速度尽

D.小球B拋出点距水平地面的高度h及落地点到抛出点的水平距离x

E.碰后小球A摆至最大高度时,悬线与坚直方向所成的角

(3)该碰撞的恢复系数的表达式为_________(用(2)中所给物理量的符号表示)。

 

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为了解释光电效应现象,爱因斯坦提出了“光子”的概念,并给出了光电效应方程。但这一观点一度受到质疑,密立根通过下述实验来验证其理论的正确性,实验电路如图1所示。

(1)为了测量遏止电压与入射光频率的关系,实验中双刀双掷开关应向_____闭合。(填“上”或“下”)

(2)如果实验所得图象如图2所示,其中为已知量,元电荷带电量为。那么:

①只需将________与普朗克常量h进行比较,若在误差许可的范围内二者相等,则证明“光电效应方程”是正确的。

②该实验所用光电管的K极材料的逸出功为    ___________

 

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如图所示,光滑的水平面上停着一辆质量为15 kg的小车,在小车的右端固定着一轻弹簧,在左端放置着一个质量为4.95 kg的沙箱。现有一颗质量为50 g的子弹以100 m/s 的水平速度击中沙箱并留在其中,则小车最终获得的速度可能为

A. 0.2 m/s    B. 0.3m/s    C. O.45m/s    D. 0.55    m/s

 

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