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2000·上海)阅读如下资料并回答问题:自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,称为热辐射.热辐射具有如下特点:①辐射的能量中包含各种波长的电磁波;②物体温度越高,单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大;③在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同.

  处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时,也要吸收由其他物体辐射的电磁能量,如果它处在平衡状态,则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响,我们定义一种理想的物体,它能100%地吸收人射到其表面的电磁辐射,这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比,即P0=T4,其中常量=5.67×10-8W/m2·k4

  在下面的问题中,把研究对象都简单地看作黑体.

  有关数据及数学公式:太阳半径RS=696000km,太阳表面温度T=5770K,火星半径r=3395km.球面积S=4pR2,其中R为球半径.

  (1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7m1×10-5m范围内,求相应的频率范围.

  (2)每小时从太阳表面辐射的总能量为多少?

  (3)火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为pr2r为火星半径)的圆盘上,已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍,忽略其他天体及宇宙空间的辐射,试估算火星的平均温度.

 

答案:见详解
解析:

(1)v=c/l

v1=3.00×108/2×10-7Hz=1.5×1015Hz

v2=3.00×108/1×10-5Hz=3×1013Hz

所以辐射的频率范围为 3×1013Hz~1.5×1015Hz

(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为

W=4psT4t

代入数据得    W=1.38×1030J

(3)设火星表面温度为T′,太阳到火星距离为d

火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为

d=400RS

因为Pin=psT4r2/(400)2

火星单位时间内向外辐射电磁波能量为

火星处在平衡状态 Pin=Pout

即      psT4r2/(400)2=4psr2T4

由上式解得火星平均温度

 

 


提示:


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2000?上海)如图所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架,在A处固定质量为2m的小球,B处固定质量为m的小球.支架悬挂在O点,可绕O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动.开始时OB与地面相垂直,放手后开始运动,在不计任何阻力的情况下,下列说法正确的是(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2000?上海)用如图所示装置做“研究有固定转动轴物体平衡条件”的实验,力矩盘上各同心圆的间距相等.
(1)在用细线悬挂钩码前,以下哪些措施是必要的(  )
A、判断力矩盘是否处在竖直平面.
B、判断横杆MN是否严格保持水平.
C、判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小.
D、判断力矩盘的重心是否位于盘中心.
(2)在A、B、C三点分别用细线悬挂钩码后,力矩盘平衡,如图所示,已知每个钩码所受的重力为1牛,则此时弹簧秤示数为
4
4
牛.
(3)现同时撤去B、C两处的钩码,而改用一根细线悬挂5牛的钩码,为使力矩盘仍然保持原平衡状态,且弹簧秤示数不变,试在图中用直线画出该细线在力矩盘上的悬挂位置.

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2000?上海)阅读如下资料并回答问题:
自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,称为势辐射,势辐射具有如下特点:①辐射的能量中包含各种波长的电磁波;②物体温度越高,单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大;③在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同.
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时,也要吸收由其他物体辐射的电磁能量,如果它处在平衡状态,则能量保持不变,若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响,我们定义一种理想的物体,它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射,这样的物体称为黑体,单位时间内从黑体表面单位央积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比,即P0T4,其中常量σ=5.67×10-3瓦/(米2?开4).
在下面的问题中,把研究对象都简单地看作黑体.
有关数据及数学公式:太阳半径Rs=696000千米,太阳表面温度T=5770开,火星半径r=3395千米,球面积,S=4πR2,其中R为球半径.
(1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-9米~1×10-4米范围内,求相应的频率范围.
(2)每小量从太阳表面辐射的总能量为多少?
(3)火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射可认为垂直身到面积为πr2(r为火星半径)的圆盘上,已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍,忽略其它天体及宇宙空间的辐射,试估算火星的平均温度.

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科目:高中物理 来源: 题型:038

2000·上海)阅读如下资料并回答问题:自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,称为热辐射.热辐射具有如下特点:①辐射的能量中包含各种波长的电磁波;②物体温度越高,单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大;③在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同.

  处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时,也要吸收由其他物体辐射的电磁能量,如果它处在平衡状态,则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响,我们定义一种理想的物体,它能100%地吸收人射到其表面的电磁辐射,这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比,即P0=T4,其中常量=5.67×10-8W/m2·k4

  在下面的问题中,把研究对象都简单地看作黑体.

  有关数据及数学公式:太阳半径RS=696000km,太阳表面温度T=5770K,火星半径r=3395km.球面积S=4pR2,其中R为球半径.

  (1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7m1×10-5m范围内,求相应的频率范围.

  (2)每小时从太阳表面辐射的总能量为多少?

  (3)火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为pr2r为火星半径)的圆盘上,已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍,忽略其他天体及宇宙空间的辐射,试估算火星的平均温度.

 

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