太陽帆航天器是一種利用太陽光的壓力進(jìn)行太空飛行的航天器，如圖所示．在沒有空氣的宇宙中，太陽光光子會連續(xù)撞擊太陽帆，使太陽帆獲得的動量逐漸增加，從而產(chǎn)生加速度．太陽帆飛船無需燃料，只要有陽光，就會不斷獲得動力加速飛行．有人設(shè)想在探測器上安裝有面積極大、反射功率極高的太陽帆，并讓它正對太陽．已知太陽光照射太陽帆時每平方米面積上的輻射功率為P0，探測器和太陽帆的總質(zhì)量為m，太陽帆的面積為s，此時探測器的加速度大小為(     )

  A．         B．          C．          D．


考點(diǎn)：動量定理；牛頓第二定律．

專題：動量定理應(yīng)用專題．

分析：根據(jù)ε=hf求解每個光子的能量，根據(jù)E=P0S 求解每秒照射到帆面上的能量E，根據(jù)N=求解每秒射到帆面上的光子數(shù)；

根據(jù)動量定理求解太陽光的推力，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度．

解答：  解：每秒光照射到帆面上的能量：E=P0S ①

光子的平均能量ε=hf          ②

光子的頻率：f=            ③

每秒射到帆面上的光子數(shù)：N=      ④

由①②③④解得：N=         ⑤

每個光子的動量：p=       ⑥

光射到帆面被反彈，由動量定理得：Ft=2Ntp    ⑦

對飛船，由牛頓第二定律得：F=ma    ⑧

由⑤⑥⑦⑧⑨解得：a=；

故選：A．

點(diǎn)評：本題關(guān)鍵是明確太陽帆飛船的工作原理，然后結(jié)運(yùn)用能量守恒定律、愛因斯坦光子說、動量定理、牛頓第二定律列式后聯(lián)立求解．


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


在距離地面15m高處，某人將一質(zhì)量為4kg的物體以5m/s的速度拋出，人對物體做的功是         J．物體落地時的動能是                                                                                       J（g取10m/s2）                         

                                                                                                                                       

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科目：高中物理 來源： 題型：


 如圖所示，繃緊的傳送帶始終保持大小為v=8m/s的速度水平勻速運(yùn)動．一質(zhì)量m=1kg的小物塊無初速度地輕放到皮帶A處，物塊與皮帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.4，A、B間距L=10m。（g=10m/s2）求：

（1）A到B的運(yùn)動過程中摩擦力對物塊所做的功；

（2）A到B的運(yùn)動過程中產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源： 題型：


設(shè)某星球的質(zhì)量為M，繞星球做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，已知萬有引力常數(shù)為G，某星球半徑為R，星球表面自由落體加速度為g．求：                                                                          

（1）求衛(wèi)星繞某星球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期T．（用r、M表示）                                               

（2）若某星球的質(zhì)量M是未知的，用其他已知的物理量求出某星球的質(zhì)量M和某星球密度的表達(dá)式．（用g、R表示）                                                                                                                            

（3）求某星球第一宇宙速度．（用g、R表示）                                                         

                                                                                                                                 

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科目：高中物理 來源： 題型：


萬有引力定律和庫侖定律都遵循平方反比規(guī)律，因此引力場和電場之間有許多相似的性質(zhì)，在處理有關(guān)問題時可以將它們進(jìn)行類比．例如電場中反映各點(diǎn)電場強(qiáng)弱的物理量是電場強(qiáng)度，其定義式為E=；在引力場中可以有一個類似的物理量來反映各點(diǎn)引力場的強(qiáng)弱，設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R，地球表面處的重力加速度為g，引力常量為G，如果一個質(zhì)量為m的物體位于距離地心2R處的某點(diǎn)，則下列表達(dá)式中能反映該點(diǎn)引力場強(qiáng)弱的是(     )

  A．G    B．            C．G          D．

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科目：高中物理 來源： 題型：


離子推進(jìn)器是太空飛行器常用的動力系統(tǒng)，某種推進(jìn)器設(shè)計(jì)的簡化原理如圖1所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個工作區(qū)．I為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價正離子，II為加速區(qū)，長度為L，兩端加有電壓，形成軸向的勻強(qiáng)電場．I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入II區(qū)，被加速后以速度vM從右側(cè)噴出．

I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向在圖2中垂直紙面向外．在離軸線處的C點(diǎn)持續(xù)射出一定速度范圍的電子．假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運(yùn)動，截面如圖2所示（從左向右看）．電子的初速度方向與中心O點(diǎn)和C點(diǎn)的連線成α角（0＜α＜90°）．推進(jìn)器工作時，向I區(qū)注入稀薄的氙氣．電子使氙氣電離的最小速度為v0，電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大，電離效果越好．已知離子質(zhì)量為M；電子質(zhì)量為m，電量為e．（電子碰到器壁即被吸收，不考慮電子間的碰撞）．

（1）求Ⅱ區(qū)的加速電壓及離子的加速度大��；

（2）α為90°時，要取得好的電離效果，求射出的電子速率v的范圍；

（3）要取得好的電離效果，求射出的電子最大速率vm與α的關(guān)系．

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖為利用小球做自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)裝置圖，O點(diǎn)是釋放小球的初始位置，光電門位于其正下方．已知小球的直徑為d．

①小球從光電門正中間穿過，由數(shù)字計(jì)時器讀出小球通過光電門的時間為△t，則小球通過光電門的速度大小約為v=．（用給定字母表示）

②為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測量的物理量是   ．（填選項(xiàng)前的字母）

A．小球的質(zhì)量m       

B．光電門A與O點(diǎn)間的高度h．

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，質(zhì)量為0.78kg的金屬塊放在水平桌面上，在與水平成37°角斜向上、大小為3.0N的拉力F作用下，以4.0m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動．已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，g取10m/s2．

（1）求金屬塊與桌面間的動摩擦因數(shù)．

（2）如果從某時刻起撤去拉力，則撤去拉力后金屬塊在桌面上還能滑行多遠(yuǎn)？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)．勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直．阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸．T=0時，將開關(guān)S由1擲到2．Q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度．下列圖象正確的是(     )

  A． B． C． D．

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