【題目】光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量。由狹義相對(duì)論可知，一定的質(zhì)量與一定的能量相對(duì)應(yīng)，其中為真空中光速。

（1）已知某單色光的頻率為，波長(zhǎng)為，該單色光光子的能量，其中為普朗克常量。試借用質(zhì)子、電子等粒子動(dòng)量的定義動(dòng)量=質(zhì)量×速度，推導(dǎo)該單色光光子的動(dòng)量。

（2）光照射到物體表面時(shí)，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，用表示。

一臺(tái)發(fā)光功率為的激光器發(fā)出一束某頻率的激光，光束的橫截面積為。當(dāng)該激光束垂直照射到某物體表面時(shí)，假設(shè)光全部被吸收，試寫出其在物體表面引起的光壓的表達(dá)式。

（3）設(shè)想利用太陽(yáng)光的“光壓”為探測(cè)器提供動(dòng)力，將太陽(yáng)系中的探測(cè)器送到太陽(yáng)系以外，這就需要為探測(cè)器制作一個(gè)很大的光帆，以使太陽(yáng)光對(duì)光帆的壓力超過(guò)太陽(yáng)對(duì)探測(cè)器的引力，不考慮行星對(duì)探測(cè)器的引力。一個(gè)質(zhì)量為的探測(cè)器，正在朝遠(yuǎn)離太陽(yáng)的方向運(yùn)動(dòng)。已知引力常量為，太陽(yáng)的質(zhì)量為，太陽(yáng)單位時(shí)間輻射的總能量為。設(shè)帆面始終與太陽(yáng)光垂直，且光帆能將太陽(yáng)光一半反射，一半吸收。試估算該探測(cè)器光帆的面積應(yīng)滿足的條件。

【答案】（1）見解析（2）（3）

【解析】

（1）光子的能量

光子的動(dòng)量

可得

（2）一小段時(shí)間內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)

光照射物體表面，由動(dòng)量定理

產(chǎn)生的光壓

解得

（3）由（2）同理可知，當(dāng)光一半被反射一半被吸收時(shí)，產(chǎn)生的光壓，距太陽(yáng)為r處光帆受到的光壓

太陽(yáng)光對(duì)光帆的壓力需超過(guò)太陽(yáng)對(duì)探測(cè)器的引力

解得

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】汽車行駛在連續(xù)長(zhǎng)下坡路段，由于持續(xù)剎車，容易使剎車片過(guò)熱而失效，從而引發(fā)事故。為此，在連續(xù)長(zhǎng)下坡路段右側(cè)的適當(dāng)位置，會(huì)設(shè)置緊急避險(xiǎn)車道（如圖所示），以使失控車輛能夠駛離主車道，安全減速直至停止。一輛質(zhì)量為M=2m的貨車上載有一個(gè)未綁定、質(zhì)量為m的貨物，發(fā)生故障時(shí)失去動(dòng)力與剎車阻力，司機(jī)駕車沖上一個(gè)傾角為θ=37°的避險(xiǎn)車道。已知貨車在避險(xiǎn)車道底部時(shí)速度v0=30m/s，貨車在避險(xiǎn)車道受到地面的阻力為車與貨物總重的0.8倍，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2。

(1)假設(shè)貨物與貨車車廂沒有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，求貨車沖上避險(xiǎn)車道后的加速度大�。�

(2)在第(1)問(wèn)的前提下，要使貨車安全減速直至停止，緊急避險(xiǎn)車道至少要多長(zhǎng)？

(3)如果貨物與車廂底板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.75，貨物與駕駛室相距L=4m，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷貨物是否會(huì)相對(duì)車廂滑動(dòng)，是否會(huì)撞上駕駛室。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，質(zhì)量為m的人在質(zhì)量為M的平板車上從左端走到右端，若不計(jì)平板車與地面的摩擦，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 人在車上行走時(shí)，車將向右運(yùn)動(dòng)

B. 當(dāng)人停止走動(dòng)時(shí)，由于車的慣性大，車將繼續(xù)后退

C. 若人越慢地從車的左端走到右端，則車在地面上移動(dòng)的距離越大

D. 不管人在車上行走的速度多大，車在地面上移動(dòng)的距離都相同

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】已知油酸的摩爾質(zhì)量為μ，密度為ρ．把體積為V1的油酸倒入適量的酒精中，稀釋成體積為V2的油酸酒精溶液，測(cè)出V0油酸酒精溶液共有N滴。取一滴溶液滴入水中，最終在水中形成面積為S的單分子油膜。則該油酸分子的直徑為______，阿伏加德羅常數(shù)NA為______。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】點(diǎn)電荷和所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的等勢(shì)面與紙面的交線如圖所示，圖中標(biāo)在等勢(shì)面上的數(shù)值分別表示該等勢(shì)面的電勢(shì)，a、b、c、 d、e、f表示等勢(shì)面上點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是

A.位于c點(diǎn)的點(diǎn)電荷不受電場(chǎng)力作用

B.把電荷量為q的正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力始終不做功

C.電子在c點(diǎn)具有的電勢(shì)能比在e點(diǎn)具有的電勢(shì)能大

D.把1C正電荷從f點(diǎn)移到b點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做7kJ的功

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，放置在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的小物體A、B都能夠隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，A、B的質(zhì)量分別為m、3m，A、B與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是為μ，A、B離轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離分別為1.5r，r，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．以下說(shuō)法中正確的是（　�。�

A. 轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)B的摩擦力一定為3μmg

B. A與轉(zhuǎn)臺(tái)間的摩擦力小于B與轉(zhuǎn)臺(tái)間的摩擦力

C. 轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度一定滿足ω≤

D. 轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度一定滿足ω≤

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，水平固定一截面為正方形絕緣方管的長(zhǎng)度為L，空間存在場(chǎng)強(qiáng)為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，將質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球從左側(cè)管口無(wú)初速度釋放，已知小球與管道各接觸面間動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，小球運(yùn)動(dòng)到右側(cè)管口處時(shí)速度為v，該過(guò)程（　�。�

A. 洛倫茲力對(duì)小球做功為qvBL

B. 電場(chǎng)力對(duì)小球做功為qEL

C. 系統(tǒng)因摩擦而產(chǎn)生的熱量為μmgL

D. 系統(tǒng)因摩擦而產(chǎn)生的熱量為qEL-mv2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在豎直方向運(yùn)動(dòng)的電梯，其頂部掛有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)的下端掛了一個(gè)重物，電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?/span>9N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是（g取10m/s2）（　�。�

A.電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為1m/s2B.電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為1m/s2

C.電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為0.9m/s2D.電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為0.9m/s2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，物塊隨轉(zhuǎn)筒一起以角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如下描述正確的是（ ）

A. 物塊受到重力、彈力、摩擦力和向心力的作用

B. 若角速度增大而且物塊仍然隨轉(zhuǎn)筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么木塊所受摩擦力增大

C. 若角速度增大而且物塊仍然隨轉(zhuǎn)筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物塊所受摩擦力減小

D. 若角速度增大而且物塊仍然隨轉(zhuǎn)筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物塊所受摩擦力不變

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