在纳米技术中需要移动或修补原子,必须使在不停地做热运动(速率约几百米每秒)的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间, 为此已发明了“激光致冷”的技术。即利用激光作用于原子,使原子运动速率变慢,从而温度降低。
(1)若把原子和入射光子分别类比为一辆小车和一个小球,则“激光致冷”与下述的力学模型相似。如图所示,一辆质量为m的小车(左侧固定一轻质挡板以速度v0水平向右运动;一个动量大小为p。质量可以忽略的小球水平向左射入小车后动量变为零;紧接着不断重复上述过程,最终小车将停下来。设地面光滑。求:
①第一个小球入射后,小车的速度大小v1;
②从第一个小球入射开始计数到小车停止运动,共入射多少个小球?
(2)近代物理认为,原子吸收光子的条件是入射光的频率接近于原子吸收光谱线的中心频率如图所示,现有一个原子A水平向右运动,激光束a和激光束b分别从左右射向原子A,两束激光的频率相同且都略低于原子吸收光谱线的中心频率、请
①哪束激光能被原子A吸收?并说明理由;
②说出原子A吸收光子后的运动速度增大还是减小。
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(14分)正常情况下,火车以54km/h的速度匀速开过一个小站.现因需要,必须在这一小站停留,火车将要到达小站时,以大小为0.5m/s2的加速度作匀减速运动,停留2min后,又以0.3m/s2的加速度出小站,一直到恢复原来的速度.求:
(1)火车减速和加速过程所用的时间及位移.
(2)火车因停靠小站而延误的时间.
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在正常情况下,火车以54km/h的速度匀速开过一个小站.现因需要,必须在这一小站停留,火车将要到达小站时,以﹣0.5m/s2的加速度做匀减速运动,停留2分钟后,又以0.3m/s2的加速度出小站,一直到恢复原来的速度.求因列车停靠小站而延误的时间.
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裂变反应可以在人工控制下进行,用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞,使中子的速率降下来,从而影响裂变反应的反应速度。 如图所示,一个中子以速度v与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰,中子的质量为m,慢化剂中静止的原子核的质量为M,而且M>m。为把中子的速率更好地降下来,现在有原子核的质量M大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂,通过计算碰撞后中子速度的大小,说明慢化剂中的原子核M应该选用质量较大的还是质量较小的。
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