光子具有動量，因此光照到物體表面被反射或被吸收時，都會對物體產(chǎn)生壓力．利用這一原理，可以用太陽光作為探測器進行宇宙航行的動力．科學家們設(shè)計的一種探測器有8張三角形的帆像風車那樣安裝在探測器的周圍，總面積達S=104m2，并始終保持正對著太陽．通過帆上的反光膜反射太陽光，利用太陽光對帆的壓力使探測器得到加速．該探測器的總質(zhì)量m=500kg．它所在的區(qū)域內(nèi)每平方米面積上獲得的太陽光功率為P=1kW，設(shè)反光膜能將太陽光全部反射．求：
（1）太陽光對帆的總壓力F是多大？
（2）在太陽光的作用下，該探測器的速度每天可以增加多少？
分析：（1）首先根據(jù)時間t內(nèi)的探測器接受到的能量Pt和每個光子的能量E，得出光子數(shù)；再找出光子的動量和能量之間關(guān)系，求出光子的動量，由動量定理求出壓力，然后求出太陽光對帆的總壓力F．
（2）在一天時間內(nèi)對探測器運用動量定理列式，可求出探測器速度的增加量．
解答：解：（1）設(shè)探測器的帆時間t內(nèi)接受到的光子總數(shù)為n，則有
   PSt=nE
其中E是每個光子的能量．
對這些光子運用動量定理：設(shè)它們受到的總作用力是F，則
 Ft=n?2p
其中p是每個光子的動量
又E=mc2，p=mc
則得 E=pc
由以上各式得：F=
2PS
c

代入數(shù)據(jù)得 F=0.00667N
根據(jù)牛頓第三定律得：太陽光對帆的總壓力也是F=0.067N
（2）在一天時間內(nèi)，對探測器運用動量定理得 Ft=m△v
得△v=11.5m/s
答：
（1）太陽光對帆的總壓力F是0.067N．
（2）在太陽光的作用下，該探測器的速度每天可以增加11.5m/s．
點評：此題與碰撞類似，運用動量定律求光壓是關(guān)鍵，同時要掌握光子能量與動量之間的關(guān)系．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（1）下列說法中正確的是
BCF
BCF

A．紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大
B．中等核的比結(jié)合能最大，因此這些核是最穩(wěn)定的
C．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)
D．盧瑟福在研究原子結(jié)構(gòu)中引入了量子化的觀點
E．光電效應(yīng)實驗揭示了光的粒子性，康普頓效應(yīng)揭示了光的波動性
F．在光的單縫衍射實驗中，狹縫變窄，光子動量的不確定量變大
（2）現(xiàn)有一群處于n=4能級上的氫原子，已知氫原子的基態(tài)能量E1=-13.6eV，這群氫原子發(fā)光的光譜共有
6
6
條譜線，發(fā)出的光子照射某金屬能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則該金屬的逸出功最大是
12.75
12.75
eV．
（3）一靜止的92238U核衰變?yōu)?SUB>90234Th核時，只放出一個α粒子，已知90234Th的質(zhì)量為MT，α粒子質(zhì)量為Mα，衰變過程中質(zhì)量虧損為△m，光在真空中的速度為c，若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的動能，求放出的α粒子的初動能．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?海淀區(qū)二模）下列說法中不正確的是（　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）下列說法正確的是
D
D

A．光電效應(yīng)現(xiàn)象顯示了光的粒子性，它否定了光的波動性
B．為了解釋原子光譜的不連續(xù)性，普朗克提出能量量子化觀點
C．某元素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的分布，進而決定了該元素的化學性質(zhì)
D．核力是短程力，在其作用范圍內(nèi)，隨核子間距離的變化可以表現(xiàn)為引力也可以表現(xiàn)為斥力
（2）下列說法中正確的是
AD
AD

A．盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子的核反應(yīng)方程為
 
4
2
He+
 
14
7
N→
 
17
8
O+
 
1
1
H
B．鈾核裂變的核反應(yīng)是：
 
235
92
U→
 
141
56
Ba+
 
92
36
Kr+2
 
1
0
n
C．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3．質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是：（m1+m2-m3）c2
D．原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時吸收波長為λ2的光子，已知λ1＞λ2．那么原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收波長為
λ1λ2
λ1-λ2
的光子
（3）貧鈾合金具有高密度、高強度、高韌性的特點，用它做彈芯穿甲能力強，可以摧毀堅固的目標．貧鈾彈的重要原料是鈾238，具有放射性，放出的射線對人體會造成嚴重的傷害，因此愛好和平的人們都反對使用貧鈾彈．若某靜止的鈾核（_92）發(fā)生α衰變生成釷核（Th），并同時放出能量為E的γ光子，已知鈾核的質(zhì)量為mTa，釷核的質(zhì)量為mTb，α粒子的質(zhì)量為mα．
①寫出核反應(yīng)方程．
②若放出的γ光子動量可忽略，求衰變生成的α粒子的速率．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：2010年遼寧省大連市高三第二次模擬考試（理綜）物理部分 題型：計算題

[物理—選修3—5]（15分）
（1）（5分）下列說法正確的是         。

A．光電效應(yīng)現(xiàn)象顯示了光的粒子性，它否定了光的波動性
B．為了解釋原子光譜的不連續(xù)性，普朗克提出能量量子化觀點
C．某元素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的分布，進而決定了該元素的化學性質(zhì)
D．核力是短程力，在其作用范圍內(nèi)，隨核子間距離的變化可以表現(xiàn)為引力也可以表現(xiàn)為斥力
（2）（10分）貧鈾合金具有高密度、高強度、高韌性的特點，用它做彈芯穿甲能力強，可以摧毀堅固的目標。貧鈾彈的重要原料是鈾238，具有放射性，放出的射線對人體會造成嚴重的傷害，因此愛好和平的人們都反對使用貧鈾彈。若某靜止的鈾核（）發(fā)生衰變生成釷核（Th），并同時放出能量為E的光子，已知鈾核的質(zhì)量為，釷核的質(zhì)量為粒子的質(zhì)量為。
①寫出核反應(yīng)方程。
②若放出的光子動量可忽略，求衰變生成的粒子的速率。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：2014屆重慶市高二下學期期中考試物理試卷（解析版） 題型：選擇題

下列說法中錯誤的是

A．普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說

B．光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性

C．黑體輻射，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都有增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動

D．在康普頓效應(yīng)中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變短

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案