题目内容

频率为ν0的光子由地球表面某处竖直向上运动，当运动到高ΔH时，由于地球引力作用，它的波长变长，我们把这种频率变化现象称为“引力红移”，它是多普勒效应在光波中的表现.求光子频率的红移量Δν与原来频率ν0之比.

解析：本题属于信息题，仔细阅读题目信息，依据能量守恒切入解题.

光子能量E=hν0，由质能方程知光子质量m=，光子从地球表面上升ΔH，因为光速不变，由能量守恒得到hΔν=mgΔH,则ΔH.

即光子频率的红移量Δν与原来频率ν0之比为ΔH.

练习册系列答案
相关题目
本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应的答题区域内作答，若三题都做，则按A、B两题评分．
A．（选修模块3-3）
B．（选修模块3-4）
（1）惯性系S中有一边长为l的正方形（如图1所示），从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是
C
C
．
（2）一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播．已知t=0时的波形如图2所示．则a 点完成一次全振动的时间为
1
1
s；a点再过0.25s时的振动方向为
y轴负方向
y轴负方向
（y轴正方向/y轴负方向）．
（3）为测量一块等腰直角三棱镜△ABC的折射率，用一束激光沿平行于BC边的方向射向AB边，如图3所示．激光束进入棱镜后射到AC边时，刚好能发生全反射．该棱镜的折射率为多少？
6
2
6
2

C．（选修模块3-5）
（1）下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是
BCD
BCD
．
A．用电子流工作的显微镜比用相同速度的质子流工作的显微镜分辨率高
B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长
D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加
（2）光照射到金属上时，一个光子只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子一次只能获取一个光子的能量，成为光电子，因此极限频率是由
金属
金属
（金属/照射光）决定的．如图4所示，当用光照射光电管时，毫安表的指针发生偏转，若再将滑动变阻器的滑片P向右移动，毫安表的读数不可能
变小
变小
（变大/变小/不变）．
（3）如图5总质量为M的火箭被飞机释放时的速度为υ0，方向水平．刚释放时火箭向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气，火箭相对于地面的速度变为多大？
Mv0+mu
M-m
Mv0+mu
M-m
．
精英家教网（选修模块3-5）
（1）下列说法中正确的是
 

A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
C．一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，最多能辐射3种不同频率的光子
D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
（2）光照射到金属上时，一个光子只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子一次只能获取一个光子的能量，成为光电子，因此极限频率是由
 
（金属/照射光）决定的．如图1所示，当用光照射光电管时，毫安表的指针发生偏转，若再将滑动变阻器的滑片P向右移动，毫安表的读数不可能
 
（变大/变小/不变）．
（3）如图2，总质量为M的火箭被飞机释放时的速度为υ0，方向水平．释放后火箭立即向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气，火箭相对于地面的速度变为多大？
选做题（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑，如都作答则按A、B两小题评分．）
A．（选修模块3-3）
（1）下列说法中正确的是
B
B

A．布朗运动是分子的无规则热运动
B．气体分子间距离减小时，分子间斥力增大，引力也增大
C．导热性能各向同性的固体，一定不是单晶体
D．机械能不可能全部转化为内能
（2）如图1所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计．气缸内封闭了一定质量的理想气体．现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中
CD
CD

A．气体的内能增大
B．气缸内分子平均动能增大
C．气缸内气体分子密度增大
D．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多

（3）在做用油膜法估测分子的大小实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL．用注射器测得50滴这样的溶液为1mL．把l滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅水盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标纸正方形小方格的边长为20mm．则油酸膜的面积是
2.4×10-2
2.4×10-2
m2，每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是
1.2×10-11
1.2×10-11
m3，根据上述数据，可估算出油酸分子的直径．
B．（选修模块3-4）
（1）关于对光现象的解释，下列说法中正确的是
AC
AC
．
A．自然光斜射到玻璃表面时，反射光和折射光都是偏振光
B．水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象
C．光纤导光利用了光的全反射规律
D．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的干涉现象
（2）一列横波沿x轴正方向传播，在t0=0时刻的波形如图3所示，波刚好传到x=3m处，此后x=lm处的质点比x=-lm处的质点
后
后
（选填“先”、“后”或“同时”）到达波峰位置；若该波的波速为10m/s，经过△t时间，在x轴上-3m～3m区间内的波形与t0时刻的正好相同，则△t=
0.4ns（n=1，2，3┅）
0.4ns（n=1，2，3┅）
．
（3）某实验小组利用数字实验系统探究弹簧振子的运动规律，装置如图4所示，水平光滑导轨上的滑块与轻弹簧组成弹簧振子，滑块上固定有传感器的发射器．把弹簧拉长5cm由静止释放，滑块开始振动．他们分析位移一时间图象后发现，滑块的运动是简谐运动，滑块从最右端运动到最左端所用时间为ls，则弹簧振子的振动频率为
0.5
0.5
Hz；以释放的瞬时为初始时刻、向右为正方向，则滑块运动的表达式为x=
5cosлt
5cosлt
cm．

C．（选修模块3-5）
（1）下列关于原子和原子核的说法正确的是
B
B
．
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
（2）一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级      示意图如图5所示，那么
金属 铯 钙 镁 钛
逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 4.1
①氢原子可能发射
6
6
种频率的光子．
②氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的频率是
6.15×1014
6.15×1014
Hz，用这样的光子照射右表中几种金属，金属
铯
铯
能发生光电效应，发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是
0.65
0.65
eV．（普朗克常量h=6?63×10-34J?S，1eV=1.6×10-19J）
（3）在氘核
 
2
1
H和氚核
 
3
1
H结合成氦核
 
4
2
He的核反应方程如下：
 
2
1
H+
 
3
1
H→
 
4
2
He+
 
1
0
n+17.6MeV
①这个核反应称为
聚变
聚变

②要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文．式中17.6MeV是核反应中
放出
放出
（选填“放出”或“吸收”）的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量
减少
减少
（选填“增加”或“减少”）了
3×10-29
3×10-29
㎏（保留一位有效数字）
A．（1）为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是
 
．精英家教网
（2）在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24kJ的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5kJ的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小
 
kJ，空气
 
（选填“吸收”或“放出”）的总能量为
 
kJ．
（3）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1．若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．（结果保留一位有效数字）
B．（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是
 
．
A．激光是纵波
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10-7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m，则在这里出现的应是
 
（选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为6.30×10-7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将
 
（选填“变宽”、“变窄”或“不变”）．
（3）如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出．已知入射角为i，A与O 相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d．精英家教网
C．（1）研究光电效应电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是
 
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（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小
 
（选填“增大”、“减小”或“不变”），原因是
 
．
（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.40eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J?s．请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．

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