【題目】我們知道，根據(jù)光的粒子性，光的能量是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個(gè)光子，光子具有動(dòng)量（ hv/c ） 和能量（hv ），當(dāng)光子撞擊到光滑的平面上時(shí)，可以像從墻上反彈回來(lái)的乒乓球一樣改變運(yùn)動(dòng)方向，并給撞擊物體以相應(yīng)的作用力。光對(duì)被照射物體單位面積上所施加的壓力叫光壓。聯(lián)想到人類(lèi)很早就會(huì)制造并廣泛使用的風(fēng)帆，能否做出利用太陽(yáng)光光壓的“太陽(yáng)帆”進(jìn)行宇宙航行呢？

1924年，俄國(guó)航天事業(yè)的先驅(qū)齊奧爾科夫斯基和其同事?tīng)N德?tīng)柮鞔_提出“用照射到很薄的巨大反射鏡上的太陽(yáng)光所產(chǎn)生的推力獲得宇宙速度”，首次提出了太陽(yáng)帆的設(shè)想。但太陽(yáng)光壓很小，太陽(yáng)光在地球附近的光壓大約為10﹣6N/m2，但在微重力的太空，通過(guò)增大太陽(yáng)帆面積，長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的持續(xù)加速，使得太陽(yáng)帆可以達(dá)到甚至超過(guò)宇宙速度。IKAROS 是世界第一個(gè)成功在行星際空間運(yùn)行的太陽(yáng)帆。2010年5月21日發(fā)射，2010年12月8日，IKAROS 在距離金星 80，800 公里處飛行掠過(guò)，并進(jìn)入延伸任務(wù)階段。

設(shè)太陽(yáng)單位時(shí)間內(nèi)向各個(gè)方向輻射的總能量為E，太空中某太陽(yáng)帆面積為S，某時(shí)刻距太陽(yáng)距離為r（r很大，故太陽(yáng)光可視為平行光，太陽(yáng)帆位置的變化可以忽略），且帆面和太陽(yáng)光傳播方向垂直，太陽(yáng)光頻率為v，真空中光速為c，普朗克常量為h。

（1）當(dāng)一個(gè)太陽(yáng)光子被帆面完全反射時(shí)，求光子動(dòng)量的變化△P，判斷光子對(duì)太陽(yáng)帆面作用力的方向。

（2）計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)該航天器太陽(yáng)帆面的光子數(shù)。

（3）事實(shí)上，到達(dá)太陽(yáng)帆表面的光子一部分被反射，其余部分被吸收。被反射的光子數(shù)與入射光子總數(shù)的比，稱(chēng)為反射系數(shù)。若太陽(yáng)帆的反射系數(shù)為ρ，求該時(shí)刻太陽(yáng)光對(duì)太陽(yáng)帆的作用力。

【答案】（1）△P=，方向相反（2）（3）

【解析】解：（1）光子動(dòng)量的變化 ，

作用力方向與反射前光子速度方向相同

（2）光子能量E0=hv

單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)太陽(yáng)帆光能量E總

光子數(shù)

（3）時(shí)間內(nèi)：反射光子動(dòng)量變化

吸收光子動(dòng)量變化

根據(jù)動(dòng)量定理

得太陽(yáng)光對(duì)太陽(yáng)帆的作用力

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N，做成了一個(gè)霍爾元件，在E、F間通入恒定電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，M、N間的電壓為UH．已知半導(dǎo)體薄片中的載流子為正電荷，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示，下列說(shuō)法正確的有（　�。�

A. N板電勢(shì)高于M板電勢(shì)

B. 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，MN間電勢(shì)差越大

C. 將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，UH不變

D. 將磁場(chǎng)和電流分別反向，N板電勢(shì)低于M板電勢(shì)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，圖中兩條平行虛線(xiàn)間存有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線(xiàn)間的距離為2L，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.abcd是位于紙面內(nèi)的梯形閉合線(xiàn)圈，ad與bc間的距離為2L且均與ab相互垂直，ad邊長(zhǎng)為2L，bc邊長(zhǎng)為3L，t=0時(shí)刻，c點(diǎn)與磁場(chǎng)區(qū)域左邊界重合現(xiàn)使線(xiàn)圈以恒定的速度沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，取a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則在線(xiàn)圈穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流I及ab間電勢(shì)差Uab隨位移x變化的關(guān)系圖線(xiàn)可能是

A. B.

C. D.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】甲圖是傳送帶緊貼矩形桌面的俯視示意圖。傳送帶和桌面在同一水平面且都足夠?qū)�、足夠長(zhǎng)，傳送帶沿圖示方向運(yùn)動(dòng)。abcd是垂直水平面固定的光滑擋板條，ab與cd部分是直的，bc是平滑過(guò)渡部分。擋板條ab部分與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向的夾角為θ。質(zhì)量為m1的小滑塊A與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，從a點(diǎn)由靜止釋放，最后與靜止在桌面c點(diǎn)、質(zhì)量為m2的小滑塊B發(fā)生彈性正碰。小滑塊A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，桌面c點(diǎn)左側(cè)光滑，右側(cè)與小滑塊A、B的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1，重力加速度為g。

（1）若m1=3m2，小滑塊A碰前瞬間的速率為v0′，求小滑塊A、B碰后在桌面滑行的距離之比s1：s2。

（2)在滿(mǎn)足m1<m2的前提下，小滑塊A碰前瞬間的速率v0′一定，m2取不同值，小滑塊A、B碰后速率也會(huì)不同。乙圖中的實(shí)線(xiàn)反映了小滑塊A碰后從b點(diǎn)滑上傳送帶的速率vb與再次滑出傳送帶的速率vb′的關(guān)系。圖中p點(diǎn)對(duì)應(yīng)著小滑塊A、B最后停在桌面上同一位置，求其相應(yīng)的m1：m2：

（3）若傳送帶的速度恒定為v0，請(qǐng)求小滑塊A經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)的速率v0′，并從速度與加速度兩個(gè)角度，定性描述小滑塊A從a點(diǎn)由靜止釋放到b點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】臺(tái)球是一項(xiàng)深受人們喜愛(ài)的休閑運(yùn)動(dòng)，美式臺(tái)球中共由大小相同的1個(gè)白球（母球）15個(gè)花球（色球）組成，又稱(chēng)花式臺(tái)球。如圖在某次擊球過(guò)程中，白球以3m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)與靜止的黑球發(fā)生正碰，假設(shè)白球與黑球質(zhì)量相等，碰撞中沒(méi)有機(jī)械能損失，將臺(tái)球視為質(zhì)點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算得到兩球碰撞后的運(yùn)動(dòng)情況為：

A. 白球靜止，黑球以3m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)

B. 黑球靜止，白球以3m/s的速度反彈向左運(yùn)動(dòng)

C. 白球和黑球都以下1.5m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)

D. 白球以3m/s的速度反彈向左運(yùn)動(dòng)，黑球以3m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】為了探究加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，帶滑輪的長(zhǎng)木板水平放置，板上有兩個(gè)光電門(mén)相距為d，滑塊通過(guò)細(xì)線(xiàn)與重物相連，細(xì)線(xiàn)的拉力F大小等于力傳感器的示數(shù)．讓滑塊從光電門(mén)1由靜止釋放，記下滑到光電門(mén)2的時(shí)間t，改變重物質(zhì)量來(lái)改變細(xì)繩拉力大小，重復(fù)以上操作5次，得到下列表格中5組數(shù)據(jù)．

依據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出a—F圖象，由圖象可得滑塊質(zhì)量m=_________kg，滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=____________（取g=10m/s2）（均保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】用回旋加速器分別加速某一元素的一價(jià)正離子和二價(jià)正離子，粒子開(kāi)始釋放的位置均在A點(diǎn)，加速電壓相同，則關(guān)于一價(jià)正離子和二價(jià)正離子的加速，下列說(shuō)法不正確的是（　�。�

A. 獲得的最大速度之比為1：2

B. 獲得的最大動(dòng)能之比為1：4

C. 加速需要的交變電壓的頻率之比為2：1

D. 經(jīng)加速電場(chǎng)加速的次數(shù)之比為1：2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直平面內(nèi)放一直角桿，桿的各部分均光滑，水平部分套有質(zhì)量為mA=3kg的小球A,豎直部分套有質(zhì)量為mB=2kg的小球B,A、B之間用不可伸長(zhǎng)的輕繩相連。在水平外力F的作用下，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，且,,重力加速度g=10m/s2.

(1)求水平拉力F的大小和水平桿對(duì)小球A彈力的大小；

(2)若改變水平力F大小，使小球A由靜止開(kāi)始，向右做加速度大小為4.5m/s2的勻加速面線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求經(jīng)過(guò)拉力F所做的功.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，一根足夠長(zhǎng)的粗金屬棒MN固定放置，它的M端連一個(gè)定值電阻R，定值電阻的另一端連接在金屬軸O上，另外一根長(zhǎng)為l的金屬棒ab，a端與軸O相連，b端與MN棒上的一點(diǎn)接觸，此時(shí)ab與MN間的夾角為。空間存在著方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B�，F(xiàn)使ab棒以O(shè)為軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，角速度大小為ω，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中與MN棒接觸良好，兩金屬棒及導(dǎo)線(xiàn)的電阻都可忽略不計(jì)。

（1）求出電阻R中有電流存在的時(shí)間；

（2）求出這段時(shí)間內(nèi)流過(guò)電阻R的總電量；

（3）寫(xiě)出這段時(shí)間內(nèi)電阻R兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系式。

【答案】（1）

（2）

（3）

【解析】

試題分析：（1）當(dāng)金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)900時(shí)，電阻R上有電流，故時(shí)間為：；

（2）流過(guò)電阻R的總電量 ；

（3）當(dāng)導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)過(guò)角度時(shí)，由正弦定理，有，又，得

考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律

【題型】解答題
【結(jié)束】
18

【題目】如圖甲所示,物塊A、B的質(zhì)量分別是mA=4.0kg和mB=3.0kg。用輕彈簧拴接,放在光滑的水平地面上,物塊B右側(cè)與豎直墻相接觸。另有一物塊C從t=0時(shí)以一定速度向右運(yùn)動(dòng),在t=4s時(shí)與物塊A相碰,并立即與A粘在一起不再分開(kāi),物塊C的v-t圖像如圖乙所示。求:

(1)物塊C的質(zhì)量 m C;

(2)從物塊 C與 A相碰到 B離開(kāi)墻的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧對(duì)A物體的沖量大小。

(3) B離開(kāi)墻后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧具有的最大彈性勢(shì)能？

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