【题目】双金属板由两块擦亮的银和锂厚平板组成,把板放在真空中,先用波长为(大于银的极限波长,但小于锂的极限波长)的单紫色光垂直照在银面镜上,再将板翻过180°,则作用在板上的力变化多少倍?假设落在锂表面上的光子中引起光电效应的光子占所有光子数的比例为,且光电子都以最大可能速度垂直平面飞出,锂的逸出功为,电子的质量为.
【答案】
【解析】
设在时间内有个光子射在板面上,每个光子能量、动量. 由于小于银的逸出功,所有光子都被镜面反射,传给板的总冲量为,则对板的作用力为.
当板翻过来后,光子开始从锂表面打出光电子. 根据爱因斯坦光电效应方程可求得光电子的速度为.
每个逸出的光电子传递给板的动量. 因此,当光照射时锂表面受到的作用力为
.
(对于公式中的第1项,我们忽略了光子被吸收而没有被反射部分引起的作用力)
于是.
光子有能量,亦有动量. 光照射在物体上时,相当于流体连续作用在物体上的情形,由此产生作用力,通常称为光压,光压通常作为命题背景出现在竞赛试题中,本题只是这方面的示例.在本题的模型中,应该有,力的增大是由于光电子动量比打出光电子的光子的动量大许多倍.
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【题目】如图所示,用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下,进入水平轨道后,从轨道末端水平抛出,落到位于水平地面的复写纸上,在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端,让A球仍从位置C由静止滚下,A球和B球碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置,未放B球时,A球的落点是P点,O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点,如图所示。
(1)除了图中的器材外还需要_________。
A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.弹簧秤 E.游标卡尺
(2)下列关于实验的一些要求必要的是______。
A.两个小球的质量应满足m1<m2
B.实验中重复多次让A球从斜槽上释放,应特别注意让A球从同一位置由静止释放
C.斜槽轨道的末端必须调整水平
D.需要测出轨道末端到水平地面的高度
E.用半径尽量小的圆把10个落点圈起来,这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
(3)在某次实验中,测量出两个小球的质量m1、m2,记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上,测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度。在实验误差允许范围内,若满足关系____________________,则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒;若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足关系式_______________________。(用测量的量表示)
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【题目】在用落体法“验证机械能守恒定律”实验中
(1)图中释放纸带的操作正确的是(____)
(2)甲同学按照正确的步骤操作,利用纸带算出重物重力势能的减少量△Ep往往略大于动能的增加量△Ek,这是因为_________________________________________________;
(3)乙同学设计如图所示实验装置验证机械能守恒定律:通过电磁铁控制一小铁球从A点自由下落,铁球下落过程中经过光电门B时,计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用刻度尺测出AB之间的距离h,已知小铁球的直径为d,当地重力加速度为g,当题中所给的d、t、h、g满足关系式_____________________________,即可验证小铁球下落过程中机械能守恒。
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【题目】如图所示,一交流发电机的矩形线圈匝数为n=10,其电阻r=2Ω,面积S=0.2m2,在磁感应强度B=的匀强磁场中,若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴OO′以ω=10πrad/s的角速度匀速转动,向R=18Ω的电阻供电。则以下说法中正确的是( )
A. 该线圈产生的是余弦式交变电流
B. 线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40V
C. 线圈开始转动时流过电阻R的瞬时电流大小为
D. 电阻R上消耗的电功率为9W
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【题目】如图所示,物块a、b通过绕过定滑轮的轻绳连接,b可沿粗糙水平地面滑行,当物块a竖直下降时,以下说法正确的是( )
A. 物块a、b速度大小相等
B. 物块a、b加速度大小相等
C. 物块a、b的总机械能保持不变
D. 轻绳对a、b做功功率相等
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【题目】“太空涂鸦”技术的基本物理模型是:原来在较低圆轨道运行的攻击卫星在变轨后接近在较高圆轨道上运行的侦察卫星时,向其发射“漆雾”弹,“漆雾”弹在临近侦察卫卫星时,压爆弹囊,让“漆雾”散开并喷向侦察卫星,喷散后强力吸附在侦察卫卫星的侦察镜头、太阳能板、电子侦察传感器等关键设备上,使之暂时失效。关于这一过程下列说法正确的是
A. 攻击卫星在原轨道上运行的周期比侦察卫星的周期大
B. 攻击卫星到达新轨道后,其动能较原轨道增大
C. 攻击卫星到达新轨道后,其机械能较原轨道增多
D. 攻击卫星在原轨道需要加速才能变轨接近侦查卫星
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【题目】2019年3月3日,中国探月工程总设计师吴伟仁宣布中国探月工程“三步走”即将收官,我国对月球的探索将进人新的征程。若近似认为月球绕地球作匀速圆周运动,地球绕太阳也作匀速圆周运动,它们的绕行方向一致且轨道在同一平面内。
(1)已知地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,月心地心间的距离为r,求月球绕地球一周的时间Tm;
(2)如图是相继两次满月时,月球、地球和太阳相对位置的示意图。已知月球绕地球运动一周的时间Tm=27.4d,地球绕太阳运动的周期Te=365d,求地球上的观察者相继两次看到满月满月的时间间隔t。
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【题目】如图所示,一质量为m的金属球,固定在一轻质细绳下端,能绕悬挂点O在竖直平面内转动。整个装置能自动随着风的转向而转动,使风总沿水平方向吹向小球。无风时细绳自然下垂,有风时细绳将偏离竖直方向一定角度,
求:(1)当细绳偏离竖直方向的角度为θ,且小球静止时,风力F及细绳对小球拉力T的大小。(设重力加速度为g)
(2)若风向不变,随着风力的增大θ将增大,判断θ能否增大到90°且小球处于静止状态, 说明理由。
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【题目】一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.
(1)写出此时刻线圈中感应电流的方向.
(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值为多大?
(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大?
(4)从图示位置开始,线圈转过60°的过程中通过R的电荷量是多少?
(5)图中理想电流表和理想电压表的示数各是多少?
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