题目内容
【题目】阅读短文,回答问题:
星系在远离我们而去
当一列火车迎面驶来时,我们听到的汽笛声音调会升高(即声波的频率升高);当它离我们远去时,音调降低(即声波的频率降低),这一现象叫多普勒效应.
不同色光的频率不同.光同样可以产生多普勒效应,当光源靠近我们或离我们远去时,我们观测到它发出的光的频率也会发生变化.变化的规律与声音相同.
20世纪天文学家哈勃观察到,几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移,称为“红移”.这一现象说明,星系在远离我们而去.哈勃研究了24个距离已知的星系,由它们发出光频率的偏移推算出他们退行的速度,画出它们退行的速度v与它们离我们的距离r的v-r图像,如图所示.图中只标出其中四种星团,横坐标单位中的l.y.是光年,它表示光在一年内所通过的距离.分析图象,哈勃总结出v和r之间存在简单的正比关系,即:v = Hr,H为哈勃常数,这便是“哈勃定律”.
为解释哈勃定律,科学家提出“宇宙大爆炸”理论.认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的,假设我们就位于其中心.大爆炸后各星系以不同的速度向外匀速运动,远离我们而去.
(1)鸣笛的火车远离我们而去,我们听到汽笛声的频率(升高/不变/降低).
(2)若远处有光源在靠近地球,则在地球上观察到它所发出光的频率(升高/不变/降低).
(3)由文中“红移”现象推知,红光的频率(大于/等于/小于)紫光的频率.
(4)关于图中四种星团速度的描述,符合短文内容的是 .
A.四种星团速度相同
B.长蛇星系团速度最大
C.室女云星团速度不断变小
D.长蛇星系团速度不断变大
(5)根据短文内容,估算哈勃常数H的值.写出计算过程,一年取3×107s,结果保留到整数.
【答案】
(1)降低
(2)升高
(3)小于
(4)B
(5)解:图中长蛇星系团的速度为v=6
距离为r=2000
由v=Hr
得 。
答:H的值为3 × 10 18 s 1 。
【解析】解:(1)、(2)由题可知,当汽车迎面驶来时,我们听到的汽笛声音调会升高;当它离我们远去时,音调降低,听到汽笛声的频率变低;若远处有光源在靠近地球,则在地球上观察到它所发出光的频率会升高;
(3)天文学家哈勃观察到,几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移,称为“红移”.这一现象说明,星系发出光的频率变小,星系在远离我们而去.若远处有光源在靠近地球,则在地球上观察到它所发出光的频率将升高.
由文中“红移”现象推知,红光的频率小于紫光的频率.
(4)由图可知:四种星团速度不同,长蛇星系团速度最大,室女云团速度不断变大,长蛇星系团速度不断变小.故符合短文内容的是B.
所以答案是:(1)降低,(2)升高,(3)小于,(4)B,(5)H的值为3 × 10 18 s 1 。
【考点精析】本题主要考查了光的传播速度与光年的相关知识点,需要掌握光在真空中传播速度最快,c=3×108 m/s . 在水中约为真空中的3/4,玻璃为真空的2/3 .光年是长度单位,指光在1年中的传播距离才能正确解答此题.