當(dāng)前位置： 2020年北京市東城區(qū)高考物理二模試卷> 試題詳情

物理學(xué)中有一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象：研究微觀世界的粒子物理、量子理論，與研究宇宙的理論竟然相互溝通，相互支撐。目前地球上消耗的能量，追根溯源，絕大部分還是來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部核聚變時(shí)釋放的核能。
（1）已知太陽(yáng)向各個(gè)方向輻射能量的情況是相同的。如果太陽(yáng)光的傳播速度為c,到達(dá)地球需要的時(shí)間為t,在地球大氣層表面每秒鐘每平方米垂直接收到的太陽(yáng)輻射能量為E₀，請(qǐng)你求出太陽(yáng)輻射的總功率P的表達(dá)式；
（2）根據(jù)量子理論可知，光子既有能量也有動(dòng)量，光子的動(dòng)量p=
h
λ
，其中h為普朗克常量，λ為光的波長(zhǎng)。太陽(yáng)光照射到地球表面時(shí)，如同大量氣體分子頻繁碰撞器壁一樣，會(huì)產(chǎn)生持續(xù)均勻的“光壓力”。為了將問(wèn)題簡(jiǎn)化，我們假設(shè)太陽(yáng)光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到達(dá)地球的所有光子能量均為4×10^-19J，每秒鐘照射到地球的光子數(shù)為4.5×10³⁵，已知真空中光速c=3×10⁸m/s,太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力大小約為3.5×10²²N，請(qǐng)你結(jié)合以上數(shù)據(jù)分析說(shuō)明，我們?cè)谘芯康厍驀@太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，是否需要考慮太陽(yáng)“光壓力”對(duì)地球的影響（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）；
（3）在長(zhǎng)期演化過(guò)程中，太陽(yáng)內(nèi)部的核反應(yīng)過(guò)程非常復(fù)雜，我們將其簡(jiǎn)化為氫轉(zhuǎn)變?yōu)楹?。已知目前階段太陽(yáng)輻射的總功率P₀=4×10²⁶W，太陽(yáng)質(zhì)量M₀=2×10³⁰kg（其中氫約占70%），氫轉(zhuǎn)變?yōu)楹さ倪^(guò)程中質(zhì)量虧損約為1%，請(qǐng)你估算如果現(xiàn)有氫中的10%發(fā)生聚變大約需要多少年。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字，1年按3×10⁷s計(jì)算）

【考點(diǎn)】愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程的應(yīng)用；愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程．

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：206引用：2難度：0.6

相似題

1．下列說(shuō)法中正確的是（　?。?/h2>

A．在天然放射現(xiàn)象中起作用的是強(qiáng)相互作用

B．質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m₁、m₂、m₃，則質(zhì)子與中子結(jié)合為氘核的反應(yīng)是人工核轉(zhuǎn)變，放出的能量為（m₃-m₁-m₂）c²

C．自然界中越重的原子核，其中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的差值越大

D．1927年戴維孫和G．P湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了電子的波動(dòng)性并提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性

發(fā)布：2024/10/31 8:0:1組卷：19引用：1難度：0.6

解析

2．在玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論中，氫原子由高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)能發(fā)出一系列不同頻率的光，波長(zhǎng)可以用巴耳末一里德伯公式
1
λ
=R（
1
k
2
-
1
n
2
）來(lái)計(jì)算，式中λ為波長(zhǎng)，R為里德伯常量，n、k分別表示氫原子躍遷前和躍遷后所處狀態(tài)的量子數(shù)，對(duì)于每一個(gè)k,有n=k+1、k+2、k+3…．其中，賴曼系譜線是電子由n＞1的軌道躍遷到k=1的軌道時(shí)向外輻射光子形成的，巴耳末系譜線是電子由n＞2的軌道躍遷到k=2的軌道時(shí)向外輻射光子形成的。
（1）如圖所示的裝置中，K為一金屬板，A為金屬電極，都密封在真空的玻璃管中，S為石英片封蓋的窗口，單色光可通過(guò)石英片射到金屬板K上。實(shí)驗(yàn)中：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于最左端，用某種頻率的單色光照射K時(shí)，電流計(jì)G指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；向右滑動(dòng)滑片，當(dāng)A比K的電勢(shì)低到某一值U_c（遏止電壓）時(shí)，電流計(jì)G指針恰好指向零。
現(xiàn)用氫原子發(fā)出的光照射某種金屬進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。若用賴曼系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光照射時(shí)，遏止電壓的大小為U₁；若用巴耳末系中n=4的光照射金屬時(shí)，遏止電壓的大小為U₂。
金屬表面層內(nèi)存在一種力，阻礙電子的逃逸。電子要從金屬中掙脫出來(lái)，必須克服這種阻礙做功。使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。
已知電子電荷量的大小為e,真空中的光速為c,里德伯常量為R．試求：
a.賴曼系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)的頻率v₁
b.普朗克常量h和該金屬的逸出功W₀
（2）光子除了有能量，還有動(dòng)量，動(dòng)量的表達(dá)式為p=
h
λ
（h為普朗克常量）。
a.請(qǐng)你推導(dǎo)光子動(dòng)量的表達(dá)式p=
h
λ

b.處于n=2激發(fā)態(tài)的某氫原子以速度v₀運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它向k=1的基態(tài)躍遷時(shí)，沿與v₀相反的方向輻射一個(gè)光子。輻射光子前后，可認(rèn)為氫原子的質(zhì)量為M不變。求輻射光子后氫原子的速度v（用h、R、M和v₀表示）。
發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：243引用：2難度：0.1
解析
3．在玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論中，氫原子由高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)能發(fā)出一系列不同頻率的光，波長(zhǎng)可以用巴耳末-里德伯公式
1
λ
=
R
（
1
k
2
-
1
n
2
）
來(lái)計(jì)算，式中λ為波長(zhǎng)，R為里德伯常量，n、k分別表示氫原子躍遷前和躍遷后所處狀態(tài)的量子數(shù)，對(duì)于每一個(gè)k,有n=k+1、k+2、k+3…．其中，賴曼系譜線是電子由n＞1的軌道躍遷到k=1的軌道時(shí)向外輻射光子形成的，巴耳末系譜線是電子由n＞2的軌道躍遷到k=2的軌道時(shí)向外輻射光子形成的。
（1）如圖所示的裝置中，K為一金屬板，A為金屬電極，都密封在真空的玻璃管中，S為石英片封蓋的窗口，單色光可通過(guò)石英片射到金屬板K上。實(shí)驗(yàn)中：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于最左端，用某種頻率的單色光照射K時(shí)，電流計(jì)G指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；向右滑動(dòng)滑片，當(dāng)A比K的電勢(shì)低到某一值U_c（遏止電壓）時(shí)，電流計(jì)G指針恰好指向零。
現(xiàn)用氫原子發(fā)出的光照射某種金屬進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。若用賴曼系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光照射時(shí)，遏止電壓的大小為U₁；若用巴耳末系中n=4的光照射金屬時(shí)，遏止電壓的大小為U₂。
金屬表面層內(nèi)存在一種力，阻礙電子的逃逸。電子要從金屬中掙脫出來(lái)，必須克服這種阻礙做功。使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。
已知電子電荷量的大小為e,真空中的光速為c,里德伯常量為R．試求：
a.賴曼系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)的頻率ν₁；
b.普朗克常量h和該金屬的逸出功W₀。
（2）光子除了有能量，還有動(dòng)量，動(dòng)量的表達(dá)式為p=
h
λ
（h為普朗克常量）。
a.請(qǐng)你推導(dǎo)光子動(dòng)量的表達(dá)式p=
h
λ
；
b.處于n=2激發(fā)態(tài)的某氫原子以速度v₀運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它向k=1的基態(tài)躍遷時(shí)，沿與v₀相反的方向輻射一個(gè)光子。輻射光子前后，可認(rèn)為氫原子的質(zhì)量為M不變。求輻射光子后氫原子的速度v（用h、R、M和v₀表示）。
發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：127引用：1難度：0.5
解析

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1．下列說(shuō)法中正確的是（ ?。?/h2>

1．下列說(shuō)法中正確的是（　?。?/h2>