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菁優(yōu)網(wǎng)物體中的原子總是在不停地做熱運(yùn)動(dòng),原子熱運(yùn)動(dòng)越激烈,物體溫度越高;反之,溫度就越低。所以,只要降低原子運(yùn)動(dòng)速度,就能降低物體溫度?!凹す庵吕洹钡脑砭褪抢么罅抗庾幼璧K原子運(yùn)動(dòng),使其減速,從而降低了物體溫度。
使原子減速的物理過(guò)程可以簡(jiǎn)化為如下情況:如圖所示,某原子的動(dòng)量大小為p0.將一束激光(即大量具有相同動(dòng)量的光子流)沿與原子運(yùn)動(dòng)的相反方向照射原子,原子每吸收一個(gè)動(dòng)量大小為p1的光子后自身不穩(wěn)定,又立即發(fā)射一個(gè)動(dòng)量大小為p2的光子,原子通過(guò)不斷吸收和發(fā)射光子而減速。(已知p1、p2均遠(yuǎn)小于p0,普朗克常量為h,忽略原子受重力的影響)
(1)若動(dòng)量大小為p0的原子在吸收一個(gè)光子后,又向自身運(yùn)動(dòng)方向發(fā)射一個(gè)光子,求原子發(fā)射光子后動(dòng)量p的大??;
(2)從長(zhǎng)時(shí)間來(lái)看,該原子不斷吸收和發(fā)射光子,且向各個(gè)方向發(fā)射光子的概率相同,原子吸收光子的平均時(shí)間間隔為t0.求動(dòng)量大小為p0的原子在減速到零的過(guò)程中,原子與光子發(fā)生“吸收-發(fā)射”這一相互作用所需要的次數(shù)n和原子受到的平均作用力f的大??;
(3)根據(jù)量子理論,原子只能在吸收或發(fā)射特定頻率的光子時(shí),發(fā)生能級(jí)躍遷并同時(shí)伴隨動(dòng)量的變化。此外,運(yùn)動(dòng)的原子在吸收光子過(guò)程中會(huì)受到類似機(jī)械波的多普勒效應(yīng)的影響,即光源與觀察者相對(duì)靠近時(shí),觀察者接收到的光頻率會(huì)增大,而相對(duì)遠(yuǎn)離時(shí)則減小,這一頻率的“偏移量”會(huì)隨著兩者相對(duì)速度的變化而變化。
a.為使該原子能夠吸收相向運(yùn)動(dòng)的激光光子,請(qǐng)定性判斷激光光子的頻率ν和原子發(fā)生躍遷時(shí)的能量變化ΔE與h的比值之間應(yīng)有怎樣的大小關(guān)系;
b.若某種氣態(tài)物質(zhì)中含有大量做熱運(yùn)動(dòng)的原子,為使該物質(zhì)能夠持續(xù)降溫,可同時(shí)使用6個(gè)頻率可調(diào)的激光光源,從相互垂直的3個(gè)維度、6個(gè)方向上向該種物質(zhì)照射激光。請(qǐng)你運(yùn)用所知所學(xué),簡(jiǎn)要論述這樣做的合理性與可行性。

【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:335引用:3難度:0.5
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  • 1.一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的小球從h=5m的高處自由下落到沙坑中,小球由靜止下落到陷至沙坑最低點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t=1.1s,取g=10m/s2,則沙子對(duì)小球平均作用力的大小為( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/10/16 2:0:2組卷:61引用:1難度:0.5
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.構(gòu)建物理模型是一種研究物理問(wèn)題的科學(xué)思維方法。每一個(gè)模型的建立都有一定的條件和使用范圍,要根據(jù)實(shí)際情況加以運(yùn)用。
    (1)如圖所示,兩滑塊A、B在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)?;瑝KA的質(zhì)量為M,速度大小為v1,方向水平向右;滑塊B的質(zhì)量為m,速度大小為v2,方向水平向左?;瑝KA、B相碰后粘在一起向右運(yùn)動(dòng)。已知滑塊A、B碰撞過(guò)程中的相互作用時(shí)間t。求:
    a.碰后滑塊A、B的共同速度v的大小
    b.碰撞過(guò)程中A、B之間的平均作用力
    F
    1
    的大小
    (2)鳥撞飛機(jī)是威脅航空安全的重要因素之一。假設(shè)飛機(jī)和鳥沿水平方向迎面相撞,碰后粘在一起。已知飛機(jī)的質(zhì)量約為M′=5×104kg,飛機(jī)的速度約v2′=500m/s。若鳥可視為圓柱體,質(zhì)量約為m′=0.5kg,身長(zhǎng)約為l=0.25m。
    a.請(qǐng)建立合理的運(yùn)動(dòng)模型,估算鳥與飛機(jī)的撞擊時(shí)間Δt;
    b.請(qǐng)估算撞擊過(guò)程中鳥與飛機(jī)之間的平均作用力
    F
    2
    的大小。

    發(fā)布:2024/11/3 8:0:2組卷:64引用:1難度:0.4
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.反沖運(yùn)動(dòng)在現(xiàn)實(shí)生活中有廣泛應(yīng)用。
    (1)噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行應(yīng)用了
    的原理,它們靠
    的反沖作用而獲得巨大的速度。
    (2)下列屬于反沖現(xiàn)象的是
    。
    ①園林的噴灌裝置能夠一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn)
    ②用槍射擊時(shí),子彈向前飛,槍身后退
    ③用力向后蹬地,人向前運(yùn)動(dòng)
    ④章魚向某個(gè)方向噴出水,身體向相反的方向運(yùn)動(dòng)
    A.①②③
    B.①②④
    C.②③④
    D.①③④
    (3)關(guān)于系統(tǒng)動(dòng)量守恒的說(shuō)法正確的是
    。
    ①只要系統(tǒng)所受外力的矢量和為零,系統(tǒng)動(dòng)量就守恒
    ②只要系統(tǒng)內(nèi)有摩擦力,動(dòng)量就不可能守恒
    ③系統(tǒng)所受合外力不為零,其動(dòng)量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒
    ④系統(tǒng)如果合外力的沖量遠(yuǎn)小于內(nèi)力的沖量時(shí),系統(tǒng)可近似認(rèn)為動(dòng)量守恒
    A.①②③
    B.①②④
    C.①③④
    D.②③④
    (4)一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m=200g的氣體,氣體離開發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)的速度v=1000m/s,設(shè)火箭質(zhì)量M=300kg,發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次。
    ①當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后,火箭的速度多大?
    ②運(yùn)動(dòng)第1s末,火箭的速度多大?
    (5)“世界上第一個(gè)想利用火箭飛行的人”是明朝的士大夫萬(wàn)戶。如圖所示,他把47個(gè)自制的火箭綁在椅子上,自己坐在椅子上,雙手舉著大風(fēng)箏,設(shè)想利用火箭的推力,飛上天空,然后利用風(fēng)箏平衡著陸。假設(shè)萬(wàn)戶及所攜設(shè)備[火箭(含燃料)椅子、風(fēng)箏等]總質(zhì)量為M,點(diǎn)燃火箭后在極短的時(shí)間t內(nèi),質(zhì)量為m的熾熱燃?xì)庖韵鄬?duì)地面v0的速度豎直向下噴出。忽略此過(guò)程中空氣阻力的影響,重力加速度為g,
    ①極短時(shí)間t內(nèi)噴出的氣體對(duì)火箭的平均作用力多大;(作用力遠(yuǎn)大于噴出氣體的重力)
    ②在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的速度大小為多少;
    ③噴出燃?xì)夂笕f(wàn)戶及所攜設(shè)備能上升的最大高度為多少;
    ④試說(shuō)明在火箭噴氣過(guò)程中,萬(wàn)戶及所攜設(shè)備機(jī)械能是否守恒。

    發(fā)布:2024/10/25 17:0:1組卷:75引用:3難度:0.6
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