Question

【題目】閱讀短文，回答問題：
星系在遠離我們而去
當一列火車迎面駛來時，我們聽到的汽笛聲音調會升高（即聲波的頻率升高）；當它離我們遠去時，音調降低（即聲波的頻率降低），這一現象叫多普勒效應．
不同色光的頻率不同．光同樣可以產生多普勒效應，當光源靠近我們或離我們遠去時，我們觀測到它發出的光的頻率也會發生變化．變化的規律與聲音相同．
20世紀天文學家哈勃觀察到，幾乎所有遠處星系發出光的頻率都向紅光方向偏移，稱為“紅移”．這一現象說明，星系在遠離我們而去．哈勃研究了24個距離已知的星系，由它們發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．圖中只標出其中四種星團，橫坐標單位中的l.y.是光年，它表示光在一年內所通過的距離．分析圖象，哈勃總結出v和r之間存在簡單的正比關系，即：v = Hr，H為哈勃常數，這便是“哈勃定律”．
為解釋哈勃定律，科學家提出“宇宙大爆炸”理論．認為宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的，假設我們就位于其中心．大爆炸后各星系以不同的速度向外勻速運動，遠離我們而去．

（1）鳴笛的火車遠離我們而去，我們聽到汽笛聲的頻率（升高/不變/降低）．
（2）若遠處有光源在靠近地球，則在地球上觀察到它所發出光的頻率（升高/不變/降低）．
（3）由文中“紅移”現象推知，紅光的頻率（大于/等于/小于）紫光的頻率．
（4）關于圖中四種星團速度的描述，符合短文內容的是 ．
A.四種星團速度相同
B.長蛇星系團速度最大
C.室女云星團速度不斷變小
D.長蛇星系團速度不斷變大
（5）根據短文內容，估算哈勃常數H的值．寫出計算過程，一年取3×107s，結果保留到整數．

Answer 1

【答案】
（1）降低
（2）升高
（3）小于
（4）B
（5）解：圖中長蛇星系團的速度為v=6

距離為r=2000

由v=Hr

得 。
答：H的值為3 × 10 18 s 1 。

【解析】解：（1）、（2）由題可知，當汽車迎面駛來時，我們聽到的汽笛聲音調會升高；當它離我們遠去時，音調降低，聽到汽笛聲的頻率變低；若遠處有光源在靠近地球，則在地球上觀察到它所發出光的頻率會升高；

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

由文中“紅移”現象推知，紅光的頻率小于紫光的頻率.

（4）由圖可知：四種星團速度不同，長蛇星系團速度最大，室女云團速度不斷變大，長蛇星系團速度不斷變小.故符合短文內容的是B.
所以答案是：（1）降低，（2）升高，（3）小于，（4）B，（5）H的值為3 × 10 18 s 1 。

【考點精析】本題主要考查了光的傳播速度與光年的相關知識點，需要掌握光在真空中傳播速度最快，c=3×108 m/s ． 在水中約為真空中的3/4，玻璃為真空的2/3 ．光年是長度單位，指光在1年中的傳播距離才能正確解答此題．