地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可看作是軌道半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),太陽(yáng)源源不斷地向四周輻射能量,太陽(yáng)光的總輻射功率為PS,太陽(yáng)光在穿過(guò)太空及地球大氣層到達(dá)地面的過(guò)程中,大約有30%的能量損耗。到達(dá)地面的太陽(yáng)光由各種頻率的光子組成,每個(gè)光子不僅具有能量,還具有動(dòng)量,其能量與動(dòng)量的比值為c,c為真空中的光速。(在計(jì)算時(shí)可認(rèn)為每個(gè)光子的頻率均相同)
(1)求射到地面的太陽(yáng)光在垂直于太陽(yáng)光方向的單位面積上的輻射功率Pe
(2)輻射到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng),光子對(duì)被照射物體單位面積上所施加的壓力叫做光壓,假設(shè)輻射到地面的太陽(yáng)光被地面全部吸收,求太陽(yáng)光對(duì)地面的光壓I;
(3)試證明:地球表面受到的太陽(yáng)光輻射壓力,和地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R的平方成反比(PS可認(rèn)為不變)。

(1)Pe=
(2) 
(3)設(shè)地球半徑為r,則地球受到的光輻射壓力為  
因?yàn)椋?i>I=   所以:  
由于式中Ps、rc均為常量,可見(jiàn)地球所受的光輻射壓力和地球到太陽(yáng)的距離R的平方成反比。

(1)太陽(yáng)向各個(gè)方向均勻輻射,則 Pe==··············································· ①
(2)在地面上取一個(gè)很小的截面積S,設(shè)在很短的時(shí)間間隔t內(nèi),有N個(gè)光子垂直射入此面積,產(chǎn)生的光壓力為F,根據(jù)動(dòng)量定理 -Ft=0-NP································································································ ②
根據(jù)光壓的定義 I= ····························································································· ③
根據(jù)光子能量E和動(dòng)量p的大小關(guān)系 P= ··································································· ④
在地球軌道處、垂直于太陽(yáng)光方向的單位面積上的太陽(yáng)輻射功率 Pe= ······························· ⑤
聯(lián)立解得 I= ································································································ ⑥
(3)設(shè)地球半徑為r,則地球受到的光輻射壓力為FeI·πr2 ················································ ⑦
聯(lián)立⑥⑦解得 Fe·πr2· ····································································· ⑧
式中Psr、c均為常量,可見(jiàn)地球所受的光輻射壓力和地球到太陽(yáng)的距離R的平方成反比············· ⑨
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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已知地球半徑為R=6.4×106 m,月球繞地球運(yùn)行可近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),試估算月球到地心的距離.

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美國(guó)宇航局“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器釋放的撞擊器“擊中”目標(biāo)——“坦普爾一號(hào)”彗星.假設(shè)“坦普爾一號(hào)”彗星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓,其軌道周期為5.74年,則關(guān)于“坦普爾一號(hào)”彗星的下列說(shuō)法中正確的是(   )
A.繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的角速度不變
B.近日點(diǎn)處線速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處線速度
C.近日點(diǎn)處加速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處加速度
D.其橢圓軌道半長(zhǎng)軸的立方與周期的平方之比是一個(gè)與太陽(yáng)質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

2012年7月,一個(gè)國(guó)際研究小組借助于智利的甚大望遠(yuǎn)鏡,觀測(cè)到了一組雙星系統(tǒng),它們繞兩者連線上的某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示.此雙星系統(tǒng)中體積較小成員能“吸食”另一顆體積較大星體表面物質(zhì),達(dá)到質(zhì)量轉(zhuǎn)移的目的,假設(shè)在演變的過(guò)程中兩者球心之間的距離保持不變,則在最初演變的過(guò)程中( 。
A.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)有引力保持不變
B.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度不斷變大
C.體積較大星體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡半徑變大,線速度也變大
D.體積較大星體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡半徑變大,線速度變小

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

已知引力常量為G、月球到地球中心的距離r和月球繞地運(yùn)行的周期T,僅利用這三個(gè)物理量,可以估算出的物理量有(  )
A.地球的半徑
B.地球的質(zhì)量
C.月球的質(zhì)量
D.月球繞地球運(yùn)行速度的大小

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

人類(lèi)一直夢(mèng)想登上月球,將月球作為人類(lèi)的第二個(gè)家園.現(xiàn)根據(jù)觀測(cè)已知月球的質(zhì)量為M,半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T(mén),萬(wàn)有引力常量為G.請(qǐng)你結(jié)合以上數(shù)據(jù)求下列各值:
(1)月球表面的重力加速度g
(2)月球的第一宇宙速度v;
(3)月球同步衛(wèi)星的軌道半徑r.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

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A.兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等
B.天體A、B的質(zhì)量一定不相等
C.天體A、B的密度一定不相等
D.天體A、B表面的重力加速度之比等于它們的半徑之比

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

噪聲會(huì)對(duì)人的心理、生理、生活與工作帶來(lái)嚴(yán)重影響,通常用聲強(qiáng)級(jí)(單位為dB)來(lái)表示噪聲的大小。式中I為聲強(qiáng),單位是W/m2I0=10-12W/m2是人剛好能聽(tīng)到的聲音強(qiáng)度。我國(guó)規(guī)定工作環(huán)境的噪聲一般應(yīng)低于85dB,則以下最接近該標(biāo)準(zhǔn)的聲強(qiáng)是(   )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

太陽(yáng)正處于主序星演化階段,為了研究太陽(yáng)演化進(jìn)程,需知道目前太陽(yáng)的質(zhì)量M。已知地球半徑R= 6.4×106m,地球質(zhì)量m =6.0×1024㎏,日地中心的距離r=1.5×1011 m,地球表面處的重力加速度g="10" m/s2,1年約為3.2×107 s,試估算目前太陽(yáng)的質(zhì)量M。

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