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

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 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t0内有Pt0的光能到达).已知每个光子动量为
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t0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:Ft0=2n
c

n=
PSt0

由牛顿第二定律得a=
F
m

由①②③式解得a=
2PS
mc

(2)同理可知F′t0=n
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。

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