Question

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“孤帆一片日邊來(lái)”，唐朝大詩(shī)人李白的這句詩(shī)似乎是為今天的太陽(yáng)帆吟誦的．現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)，光對(duì)被照射物體確實(shí)具有力的作用，科學(xué)家正力圖用這一原理制造“太陽(yáng)帆”，用它為太空飛船提供動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)星際旅行．吹動(dòng)太陽(yáng)帆的“風(fēng)”，不再是吹動(dòng)普通風(fēng)帆的氣流，而是太陽(yáng)光形成的“光子流”．
（1）你認(rèn)為這種“光子流”的速度應(yīng)為

 

km/s．
研究表明，在地球附近，一個(gè)正對(duì)著太陽(yáng)的面積為1.0×10⁶m²的平整光亮表面，受到的太陽(yáng)光的壓力約為9 N．
（2）太陽(yáng)光對(duì)這個(gè)平面的壓強(qiáng)為

 

Pa．
由于光的壓強(qiáng)非常小，即使太陽(yáng)帆的面積非常大，飛船受到它的壓力也是非常小的．但只要時(shí)間足夠長(zhǎng)，安裝面積為1.0×10⁴m²的太陽(yáng)帆的飛船，也可能在1個(gè)月后速度超過(guò)2倍聲速，1年后可獲得脫離太陽(yáng)系的速度！
（3）關(guān)于光的壓力對(duì)太空中飛船的作用，下列說(shuō)法中正確的是

 

A．只有飛船的質(zhì)量很小時(shí)，光的壓力才能推動(dòng)它
B．光的壓力可以使飛船加速前進(jìn)
C．光的壓力最多可使飛船作勻速運(yùn)動(dòng)
D．太空中光的壓力可能被空氣阻力所抵消
在遠(yuǎn)離地球的太空，宇宙飛船中電氣設(shè)備所需的電能較難補(bǔ)充，若將薄膜狀的太陽(yáng)能電池敷設(shè)在飛船巨大的太陽(yáng)帆上，就能為飛船提供足夠的電能．
（4）太陽(yáng)帆上加裝太陽(yáng)能電池后，太陽(yáng)能將轉(zhuǎn)化成_

 

能和

 

能．

Answer 1

分析：1、“光子流”的速度應(yīng)接近于光速，
2、太陽(yáng)光對(duì)這個(gè)平面的壓強(qiáng)等于受到的太陽(yáng)光的壓力與平整光亮表面積的比值，
3、根據(jù)選項(xiàng)逐一解決，
4、太陽(yáng)帆上加裝太陽(yáng)能電池就是為了增加動(dòng)力和補(bǔ)充電能．

解答：解：（1）這種“光子流”的速度應(yīng)接近光速，為3×10⁵km/s．
（2）太陽(yáng)光對(duì)這個(gè)平面的壓強(qiáng)為
P=

F

S

=

9

1×106

Pa=9×10-6Pa．
（3）飛船的運(yùn)動(dòng)和質(zhì)量沒(méi)關(guān)系，故A錯(cuò)，
光的壓力非常小，但可以推動(dòng)飛船運(yùn)動(dòng)，時(shí)間越長(zhǎng)飛船速度越大，故B正確，C錯(cuò)誤，
空氣阻力大于壓力，抵消不了，故D錯(cuò)．
故答案為B．
（4）太陽(yáng)帆上加裝太陽(yáng)能電池后，就是為了讓飛船運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生電能．
故答案為動(dòng)；電．

點(diǎn)評(píng)：本題考查速度的計(jì)算，壓強(qiáng)的計(jì)算，力的作用效果，能量的轉(zhuǎn)化．