光子具有动量,因此光照到物体表面被反射或被吸收时,都会对物体产生压力.利用这一原理,可以用太阳光作为探测器进行宇宙航行的动力.科学家们设计的一种探测器有8张三角
题型:不详难度:来源:
光子具有动量,因此光照到物体表面被反射或被吸收时,都会对物体产生压力.利用这一原理,可以用太阳光作为探测器进行宇宙航行的动力.科学家们设计的一种探测器有8张三角形的帆像风车那样安装在探测器的周围,总面积达S=104m2,并始终保持正对着太阳.通过帆上的反光膜反射太阳光,利用太阳光对帆的压力使探测器得到加速.该探测器的总质量m=500kg.它所在的区域内每平方米面积上获得的太阳光功率为P=1kW,设反光膜能将太阳光全部反射.求: (1)太阳光对帆的总压力F是多大? (2)在太阳光的作用下,该探测器的速度每天可以增加多少? |
答案
(1)设探测器的帆时间t内接受到的光子总数为n,则有 PSt=nE 其中E是每个光子的能量. 对这些光子运用动量定理:设它们受到的总作用力是F,则 Ft=n?2p 其中p是每个光子的动量 又E=mc2,p=mc 则得 E=pc 由以上各式得:F= 代入数据得 F=0.00667N 根据牛顿第三定律得:太阳光对帆的总压力也是F=0.067N (2)在一天时间内,对探测器运用动量定理得 Ft=m△v 得△v=11.5m/s 答: (1)太阳光对帆的总压力F是0.067N. (2)在太阳光的作用下,该探测器的速度每天可以增加11.5m/s. |
举一反三
2004年1月国务院正式批准绕月探测工程,第一颗绕月卫星被命名为“嫦娥一号”,为月球探测后续工程积累经验.当宇宙飞船到了月球上空先以速度v绕月球作圆周运动,为了使飞船较安全地落在月球上的B点,在轨道A点点燃火箭发动器作出短时间的发动,向外喷射高温燃气,喷气的方向为( )A.与v的方向一致 | B.与v的方向相反 | C.垂直v的方向向右 | D.垂直v的方向向左 |
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在光滑水平面上有甲、乙两车,两车质量之比m甲:m乙=2:1.在两车之间有一根弹簧被压缩(不连接)后静止,同时释放两车,当弹簧恢复原长把两车弹开后,甲车与乙车( )A.速度大小之比为1:2 | B.动量大小之比为1:2 | C.动能大小之比为1:2 | D.以上结果都不对 |
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如果一个不计重力的带电粒子(质量和电量恒定)通过空间时动量没有发生变化,可以推测出此部分空间 ( )A.一定没有电场存在 | B.一定没有磁场存在 | C.可能存在同方向的电场和磁场 | D.可能存在相互垂直的电场和磁场 |
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如图所示,质量为m的小球在竖直光滑圆形内轨道中做圆周运动,周期为T,则 ①每运转一周,小球所受重力的冲量的大小为0 ②每运转一周,小球所受重力的冲量的大小为mgT ③每运转一周,小球所受合力的冲量的大小为0 ④每运转半周,小球所受重力的冲量的大小一定为 以上结论正确的是( ) |
跳远时,跳到沙坑里比跳到普通地面上安全,这是因为( )A.人跳在沙坑里的动量比跳在地面上小 | B.人跳在沙坑里的动量变化比跳在地面上小 | C.人跳在沙坑里受到的冲力比跳在地面上小 | D.人跳在沙坑里受到的冲量比跳在地面上小 |
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