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2005年7月歐洲將向金星發(fā)射首枚探測器“金星快車”，在金星探測中，動力問題是一個關(guān)鍵問題．目前研究比較成熟又可靠的是太陽帆推進(jìn)器．根據(jù)量子理論，光子不但有能量，還有動量，其計算式為p=h/l ，其中h是普朗克常量，l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(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”．

　　(1)一臺二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光功率為P₀=1000W，射出光束的橫截面積為S=1.00mm²，當(dāng)它垂直照射到某一物體表面時，對該物體產(chǎn)生的最大光壓將是多大？

　　(2)既然光照射物體會對物體產(chǎn)生光壓，有人設(shè)想在遙遠(yuǎn)的宇宙探測過程中用光壓力為動力推動航天器加速．給探測器安裝上面積極大、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的功率為1.35kW，探測器質(zhì)量為M=50kg，薄膜面積為4×10⁴m²，那么探測器能得到的加速度為多大？

根據(jù)量子理論，光子具有動量，光子的動量等于光子的能量除以光速，即p＝．光照射到物體表面并被反射時，會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”．光壓是光的粒子性的典型表現(xiàn)．光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)：由大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)．

(1)激光器發(fā)出的一束激光的功率為P，光束的橫截面積為S．當(dāng)該激光束垂直照射在物體表面時，試計算單位時間內(nèi)到達(dá)物體表面的光子的總動量；

(2)若該激光束被物體表面完全反射，證明其在物體表面引起的光壓是；

(3)設(shè)想利用太陽的光壓將物體送到太陽系以外的空間去，當(dāng)然這只有當(dāng)太陽對物體的光壓超過了太陽對物體的引力才行．現(xiàn)如果用一種密度為1.0×10³kg/m³的物體做成的平板，它的剛性足夠大，則當(dāng)這種平板厚度較小時，它將能被太陽的光壓送出太陽系．試估算這種平板的厚度應(yīng)小于多少？設(shè)平板處于地球繞太陽運行的公轉(zhuǎn)軌道上，且平板表面所受的光壓處于最大值，不考慮太陽系內(nèi)各行星對平板的影響，已知地球公轉(zhuǎn)軌道上的太陽常量為1.4×10³J/m²·s(即在單位時間內(nèi)垂直輻射在單位面積上的太陽光能量)，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的加速度為5.9×10^－3m/s²．

如圖所示，一束強(qiáng)可見光照射到金屬條的A處，發(fā)生了光電效應(yīng)．

(1)各色光在空氣中的波長范圍見如下：

光的顏色　　　　 波長l/mm　　　　　　　　 

光的顏色　　　　 波長l/mm

紅　　　　　　　　   0.77～0.62　　　　　　   

綠　　　　　　　　   0.58～0.49

橙　　　　　　　　   0.62～0.60　　　　　　   

藍(lán)—靛　　　　    0.49～0.45

黃　　　　　　　　   0.60～0.58　　　　　　   

紫　　　　　　　　   0.45～0.40

若該金屬條的極限波長是0.5m m，用上表中的哪幾種單色光照射這根金屬條，能發(fā)生光電效應(yīng)？

(2)設(shè)金屬條左側(cè)有一個方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且面積足夠大的勻強(qiáng)磁場．涂有熒光材料的金屬小球P(半徑忽略不計)置于金屬條的正上方，與A點相距為L，如圖所示．當(dāng)強(qiáng)光束照射到A點時發(fā)生光電效應(yīng)，小球P由于受到光電子的沖擊而發(fā)出熒光．在紙面內(nèi)若有一個與金屬條成q 角射出的比荷為的光電子恰能擊中小球P，求該光電子的速率v．

 

已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，核的質(zhì)量為3.0150u．

(1)寫出兩個氘核聚變成的核反應(yīng)方程；

(2)計算上述核反應(yīng)中釋放的核能；

(3)若兩氘核以相等的動能＝0.35MeV作對心碰撞即可發(fā)生上述核反應(yīng)，且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．則反應(yīng)中生成核和中子的能各是多少？(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

1909年～1911年英國物理學(xué)家盧瑟福與其合作者做了用a粒子轟擊金箔的實驗．發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)a粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)a 粒子偏轉(zhuǎn)超過了90°，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°，這就是a粒子散射實驗．(下列公式或數(shù)據(jù)為已知：點電荷的電勢j＝k，k＝9.0×10⁹N·m²/C²，金原子序數(shù)為79，a粒子質(zhì)量m_a＝6.64×10^－27kg，a粒子速度v_a＝1.6×10⁷m/s，電子電量e＝1.6×10^－19C)

(1)根據(jù)以上實驗現(xiàn)象能得出關(guān)于金箔中金(Au)原子結(jié)構(gòu)的一些信息．試寫出其中三點：

①________________________________；

②________________________________；

③________________________________．

(2)估算金原子(Au)核的半徑大�。�

一等腰直角棱鏡放在真空中，如圖甲所示，AB＝AC＝D．一束單色光以60°的入射角從AB側(cè)面中點射入，折射后再從AC側(cè)面折射出時，出射光線偏離入射光線的偏向角為30°．已知單色光在真空中的光速為c，求此單色光通過三棱鏡的時間是多少？

電磁爐專用平底鍋的鍋底和鍋壁均由耐高溫絕緣材料制成．起加熱作用的是安裝在鍋底的一系列半徑不同的同心導(dǎo)電環(huán)(導(dǎo)電環(huán)的分布如圖所示)．導(dǎo)電環(huán)所用材料每米的電阻為0.125pΩ，從中心向外第n個同心圓環(huán)的半徑為r_n＝(2n－1)r₁(n＝1，2，3…，7)，已知r₁＝1.0cm．當(dāng)電磁爐開啟后，能產(chǎn)生垂直于鍋底方向的變化磁場，該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間的變化率為100psinwt．求：

(1)半徑為r₁的導(dǎo)電圓環(huán)中感應(yīng)電流的最大值是多少？

(2)假設(shè)導(dǎo)電圓環(huán)產(chǎn)生的熱全部以波長為1.0×10^－6m的紅外線光子輻射出來，那么半徑為r₁的導(dǎo)電圓環(huán)上每分鐘輻射出的光子數(shù)是多少？

(3)若不計其他損失，所有(共7個)導(dǎo)電圓環(huán)釋放的總功率P是多大？(以上計算中可取p²＝10，h＝6.6×10^－34J·s)

如圖所示為一質(zhì)譜儀的示意圖，由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成．若靜電分析器的通道的半徑為R，均勻輻向分布，離子運動軌道處電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．試計算：

(1)為使電荷量為q、質(zhì)量為m的離子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿圖示的虛線通過靜電分析器，加速電場的電壓U為多大？

(2)離子由O點進(jìn)入磁分析器后，最終打在乳膠片上的位置A，距入射點O多遠(yuǎn)？

(3)若有一群帶電粒子，從靜止起經(jīng)加速電場加速，又經(jīng)過靜電分析器和磁分析器后落點在同一點A，問該群帶電粒子有什么共性？

如圖所示，在鉛板A上有一個放射源C可向各個方向射出速率v＝2.04×10⁷m/s的b射線．B為金屬網(wǎng)，A、B連接在電路上，電源電動勢E＝15V，內(nèi)阻r＝2.5Ω，滑動變阻器在0～10Ω之間可調(diào)．圖中滑動變阻器滑片置于中點，A、B間距d＝10cm，M為熒光屏(足夠大)，它緊挨著金屬網(wǎng)外側(cè)．已知b 粒子的比荷e/m＝1.7×10¹¹C/kg，不計b 射線所形成的電流對電路的影響．求：

(1)閉合開關(guān)S后，AB間的場強(qiáng)的大��；

(2)b粒子到達(dá)金屬網(wǎng)B的最長時間；

(3)切斷開關(guān)S，并撤去金屬網(wǎng)B，加上垂直紙面向內(nèi)、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁場強(qiáng)度大小B＝6.0×10^－4T．這時在豎直方向上能觀察到熒光屏亮斑區(qū)的長度．

如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的小球，用一長為L的絕緣細(xì)線系于一勻強(qiáng)電場中的O點，電場方向豎直向上，電場強(qiáng)度為E．試討論小球在最低點要以多大的水平速度v₀運動，才能使帶電小球在豎直平面內(nèi)繞O點做完整的圓周運動？