Question

【題目】閱讀短文，回答問題：

星系在遠(yuǎn)離我們而去

當(dāng)一列火車迎面駛來時(shí)，我們聽到的汽笛聲音調(diào)會(huì)升高（即聲波的頻率升高）；當(dāng)它離我們遠(yuǎn)去時(shí)，音調(diào)降低（即聲波的頻率降低），這一現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)．

不同色光的頻率不同．光同樣可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，當(dāng)光源靠近我們或離我們遠(yuǎn)去時(shí)，我們觀測到它發(fā)出的光的頻率也會(huì)發(fā)生變化．變化的規(guī)律與聲音相同．

20世紀(jì)天文學(xué)家哈勃觀察到，幾乎所有遠(yuǎn)處星系發(fā)出光的頻率都向紅光方向偏移，稱為“紅移”．這一現(xiàn)象說明，星系在遠(yuǎn)離我們而去．哈勃研究了24個(gè)距離已知的星系，由它們發(fā)出光頻率的偏移推算出他們退行的速度，畫出它們退行的速度v與它們離我們的距離r的v-r圖像，如圖所示．圖中只標(biāo)出其中四種星團(tuán)，橫坐標(biāo)單位中的l.y.是光年，它表示光在一年內(nèi)所通過的距離．分析圖象，哈勃總結(jié)出v和r之間存在簡單的正比關(guān)系，即：v = Hr，H為哈勃常數(shù)，這便是“哈勃定律”．

為解釋哈勃定律，科學(xué)家提出“宇宙大爆炸”理論．認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開始形成的，假設(shè)我們就位于其中心．大爆炸后各星系以不同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離我們而去．

（1）鳴笛的火車遠(yuǎn)離我們而去，我們聽到汽笛聲的頻率_______（升高/不變/降低）．

（2）若遠(yuǎn)處有光源在靠近地球，則在地球上觀察到它所發(fā)出光的頻率______（升高/不變/降低）．

（3）由文中“紅移”現(xiàn)象推知，紅光的頻率_______（大于/等于/小于）紫光的頻率．

（4）關(guān)于圖中四種星團(tuán)速度的描述，符合短文內(nèi)容的是______．

A．四種星團(tuán)速度相同

B．長蛇星系團(tuán)速度最大

C．室女云星團(tuán)速度不斷變小

D．長蛇星系團(tuán)速度不斷變大

（5）根據(jù)短文內(nèi)容，估算哈勃常數(shù)H的值．寫出計(jì)算過程，一年取3×107s，結(jié)果保留到整數(shù)．

Answer 1

【答案】降低升高小于B3×10-18s-1

【解析】由題可知，當(dāng)汽車迎面駛來時(shí)，我們聽到的汽笛聲音調(diào)會(huì)升高；當(dāng)它離我們遠(yuǎn)去時(shí)，音調(diào)降低，聽到汽笛聲的頻率變低。

天文學(xué)家哈勃觀察到，幾乎所有遠(yuǎn)處星系發(fā)出光的頻率都向紅光方向偏移，稱為“紅移”。這一現(xiàn)象說明，星系發(fā)出光的頻率變小，星系在遠(yuǎn)離我們而去。若遠(yuǎn)處有光源在靠近地球，則在地球上觀察到它所發(fā)出光的頻率將升高。

由文中“紅移”現(xiàn)象推知，紅光的頻率小于紫光的頻率。

由圖可知：四種星團(tuán)速度不同，長蛇星系團(tuán)速度最大，室女云團(tuán)速度不斷變大，長蛇星系團(tuán)速度不斷變小。故符合短文內(nèi)容的是B。

圖中長蛇星系團(tuán)的速度為v=6

距離為r=2000

由v=Hr

得