Question

【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图象，如下图所示．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．

Answer 1

【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=6×107m/s

距离为r=2000×106l．y=2000×106 l．y×3×108 m/s×3×107 s=1.8×1025 m，

由v=Hr得：

H= = ≈3×10﹣18s﹣1．

【解析】解：（1）鸣笛的火车离我们远去，距离越来越远，听到的鸣笛声的频率将降低；（2）根据材料可知，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）， 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．所以，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．（3）“红移”现象说明星系的光谱正在变长，频率在减小，即向长波方向偏移，由此推知红光的波长大于紫光的波长，红光的频率小于紫光的频率；（4）短文图象中四种星团，四种星团的速度不相同，长蛇星系团的速度最大，且是匀速直线运动；故选项B正确．故答案为：（1）降低；（2）升高；（3）小于；（4）B；（5）哈勃常数H的值为3×10﹣18s﹣1 ．
（1）当火车向你驶来的时候，鸣笛的音调变高；当火车离开你向远处驶去时，音调在降低，但若你是坐在警车上，所听到的鸣笛声的音调却始终一样，也就是说实际上鸣笛的频率并没有改变，只是当听者和声源之间发生相对运动时，听者感觉到频率的改变，这种现象称为多普勒效应；当火车向你驶来的时候，鸣笛的音调变高；当火车离开你向远处驶去时，音调在降低；（2）认真阅读材料，根据声音的变化规律分析解答；（3）红光的频率小于紫光的频率，红光的波长大于紫光的波长；（4）观察图象中各星团速度大小得出结论．（5）从图象中读出长蛇星系团的速度，求出其通过的距离，然后利用v=Hr计算哈勃常数H的值．