宇宙飛船一般由化學(xué)燃料制成的火箭靠反沖發(fā)射升空，升空以后，可以繞地球飛行，但要穿越太空遨行，還需其他動(dòng)力的作用，這種動(dòng)力可以采用多種方式，有人提出過(guò)采用離子發(fā)動(dòng)機(jī)，也有人設(shè)想利用太陽(yáng)光產(chǎn)生的光壓作動(dòng)力。

（1）已知地球的半徑為，地球表面的重力加速度為g，某次發(fā)射的宇宙飛船在離地球表面高的高空中繞地球運(yùn)行，試用以上各量表示它繞行的速度。

（2）若某宇宙飛船采用光壓作為動(dòng)力，即利用太陽(yáng)光對(duì)飛船產(chǎn)生的壓力加速。給飛船安上面積極大、反射率極高的薄膜，正對(duì)太陽(yáng)，靠太陽(yáng)光在薄膜上反射時(shí)產(chǎn)生的壓力推動(dòng)宇宙飛船，因?yàn)楣庾硬粌H有能量，還有動(dòng)量，其動(dòng)量，其中h為普朗克常量，λ為光的波長(zhǎng)。若該飛船的質(zhì)量為，反射薄膜的面積為，單位面積上獲得太陽(yáng)能的功率為，太陽(yáng)發(fā)出的光按照單一平均頻率簡(jiǎn)化分析，那么飛船由光壓獲得的最大加速度為多大？


解析. （1）由及

得：

（2）由光子的能量，光子的動(dòng)量，以及，得：。在時(shí)間內(nèi)，反射膜收到的光子能量為，它們的動(dòng)量為。這些光子反射后，最大動(dòng)量為，但方向相反，由動(dòng)量定理，得：。由牛頓第三定律飛船也受到等大的力，則飛船獲得的最大加速度為：。


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：


如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、  b，以不同的速率沿著A0方向?qū)?zhǔn)圓心O射入磁場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。若帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用，則下列說(shuō)法正確的是

A、a粒子速率較大

B．b粒子速率較大

C．b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)   

D．a(chǎn)、b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間一樣長(zhǎng)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


如圖所示，半徑為R的半圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)（含半圓形邊界）有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，位于O點(diǎn)的粒子源可向磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)垂直磁場(chǎng)的各個(gè)方向以相等速率連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為q的正粒子，粒子重力不計(jì)．求：

（1）要使所有粒子均不會(huì)從磁場(chǎng)圓弧邊界ACD射出磁場(chǎng)，粒子的速率應(yīng)滿足的條件：

（2）若與x軸正方向成60?夾角射出的粒子恰好從D點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，求以此速度進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)內(nèi)通過(guò)的區(qū)域面積與磁場(chǎng)區(qū)域總面積的比值．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


如圖所示，一水平固定的柱形氣缸，用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體．活塞面積S=10cm2，與缸壁間的最大靜摩擦力 f0 = 5N．氣缸的長(zhǎng)度為10cm，前端的卡口可防止活塞脫落．活塞與氣缸壁的厚度可忽略，外界大氣壓強(qiáng)為105Pa．開(kāi)始時(shí)氣體體積為90cm3，壓強(qiáng)為105Pa，溫度為27°C．求：

（1）溫度緩慢升高到37°C時(shí)，氣體的壓強(qiáng)（2）溫度緩慢升高到127°C時(shí)，氣體的壓強(qiáng)．

某同學(xué)是這樣解的：溫度升高，氣體體積不變，由查理定律 ，即可求得不同溫度時(shí)的氣體壓強(qiáng)．該同學(xué)的分析正確嗎？如果正確，請(qǐng)按他的思路求解；如果不正確，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由，并求出正確的結(jié)果．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


二．某物理實(shí)驗(yàn)小組想利用所學(xué)的知識(shí)粗略地估算太陽(yáng)輻射功率。他們通過(guò)多種途徑，查閱到以下資料：日地距離r=1.5×1011m，水的比熱c=4.2×103J/（kg·℃），射到地球大氣層的太陽(yáng)能被地面所吸收的百分比約為50%。他們做了如下的實(shí)驗(yàn)：取一個(gè)橫截面積S=3×10-2m2的不高的圓筒，圓筒內(nèi)裝水m=0.60kg。某天中午在太陽(yáng)下垂直照射時(shí)間t=10min后，測(cè)得水的溫度升高了△t=5.0℃.請(qǐng)你幫助該小組的同學(xué)估算太陽(yáng)的輻射功率（忽略照射期間的散熱）？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


在直角坐標(biāo)系xOy中，第一象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的有界電場(chǎng)，其中的兩條邊界分別與Ox、Oy重合，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。在第二象限內(nèi)有垂直紙面向外的有界磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），磁場(chǎng)邊界為矩形，其中的一個(gè)邊界與y軸重合，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。一質(zhì)量為m，電量為q的正離子，從電場(chǎng)中P點(diǎn)以某初速度沿-x方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)（0，L）的Q點(diǎn)時(shí)，速度大小為，方向與-y方向成30°，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后能夠返回電場(chǎng)，離子重力不計(jì)。求：

（1）正離子在P點(diǎn)的初速度；

（2）矩形磁場(chǎng)的最小面積；

（3）離子在返回電場(chǎng)前運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


為監(jiān)測(cè)某化工廠的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測(cè)裝置，該裝置的核心部分是一個(gè)用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為b和c，左、右兩端開(kāi)口與排污管相連，如圖所示。在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在空腔前、后兩個(gè)側(cè)面上各有長(zhǎng)為a的相互平行且正對(duì)的電極M和N，M和N與內(nèi)阻為R的電流表相連。污水從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電流表將顯示出污水排放情況。下列說(shuō)法中正確的是      （    ）

A．M板比N板電勢(shì)高

B．污水中離子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小

C．污水流量越大，則電流表的示數(shù)越大

D．若只增大所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則電流表的示數(shù)將減小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


用圖甲的裝置研究小車(chē)沿斜面在不同材料表面運(yùn)動(dòng)的情況．圖乙是某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz．

（1）圖乙中A至N各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上連續(xù)打下的點(diǎn)，根據(jù)刻度尺上的數(shù)據(jù)可以判斷，小車(chē)在A、E間（板面）做_____________運(yùn)動(dòng)，在F、N間（布面）做          運(yùn)動(dòng)，M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的小車(chē)速度為_(kāi)_________m/s（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（2）若已知斜面的傾角為θ，小車(chē)的質(zhì)量為m，在布面上運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小為a，重力加速度為g，則小車(chē)在布面上所受的阻力大小為 _______________________，與真實(shí)值相比，測(cè)量的布面阻力_________（填“偏大”或“偏小”）。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


 如圖所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面傾角為θ。其下方O點(diǎn)處有一固定的正點(diǎn)電荷，電荷量為Q，OD⊥MN，OM=ON，質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小滑塊以初速度v1從M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，然后又滑回到M點(diǎn)，速度大小變?yōu)?i>v2。若小滑塊帶電量大小為q且保持不變，可視為點(diǎn)電荷。求：

(1)N點(diǎn)的高度h；

(2)若小滑塊向上滑至D點(diǎn)處加速度大小為a，求小滑塊與斜面間的摩擦因數(shù)μ。

 


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