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科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船，按照近代光的粒子说，光由光子组成，飞船在太空张开太阳帆，使太阳光垂直射到太阳帆上，太阳帆面积为S，太阳帆对
网友投稿 2022-11-15 00:00:00 零零社区
◎ 题目
科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船，按照近代光的粒子说，光由光子组成，飞船在太空张开太阳帆，使太阳光垂直射到太阳帆上，太阳帆面积为S，太阳帆对光的反射率为100%，设太阳帆上每单位面积接受太阳光的辐射功率为P（即单位时间t
0
内有Pt
0
的光能到达）．已知每个光子动量为
hγ
c
（式中h为普朗克恒量；γ为光频率；c为光速），则：
（1）若飞船总质量为m，求飞船加速度的表达式．
（2）如果太阳帆对阳光一面是黑色，可以完全吸收太阳光，则飞船加速度表达式又是怎样的？
◎ 答案
（1）设单位时间t
0
内射到太阳帆上的光子数为n，太阳帆受到光子的作用力为F，根据动量定理可得：
F
t
0
=2n
hγ
c
①
n=
PS
t
0
hγ
②
由牛顿第二定律得
a=
F
m
③
由①②③式解得
a=
2PS
mc
（2）同理可知
F′
t
0
=n
hγ
c
a=
F′
m
=
pS
mc
答：（1）飞船加速度的表达式为
2PS
mc
；
（2）飞船加速度表达式为
pS
mc
．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船，按照近代光的粒子说，光由光子组成，飞船在太空张开太阳帆，使太阳光垂直射到太阳帆上，太阳帆面积为S，太阳帆对…”主要考查了你对 【牛顿第二定律】，【动量定理】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/375458.html
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