Question

“孤帆一片日邊來”，唐朝詩人李白的這句詩，似乎是為今天的太陽帆吟誦的．現代科學發現，光對被照物體確實具有力的作用，科學家正在力圖用這一原理制造“太陽帆”，用它為太空飛船提供動力，以實現星際旅行．吹動太陽帆的“風”，不再是吹動普通風帆的氣流，而是太陽光形成的“光子流”．
（1）你認為這種“光子流”的速度應為 ______m/s．
（2）研究表明，在地球附近，一個正對著太陽的面積為1.0×10⁶m²的平整光亮表面，受到太陽光的壓力約為9N，求太陽光對這個平面的壓強約為多大？
（3）若一安裝太陽帆的飛船，其正對太陽的帆面面積為2.0×10³m²，在太陽光的推動下，飛船飛行1.0×10⁵km，求太陽光對飛船做的機械功是多少？
（4）在遠離地球的太空，宇宙飛船中電器設備所需的電能較難補充，若將薄膜狀的太陽能電池敷設在飛船巨大的太陽帆上，則太陽能將會轉化為 ______能和 ______能．

Answer 1

【答案】分析：（1）太陽光屬于電磁波，所以光子流的速度既是光速；
（2）已知受力面積和壓力，求壓強，利用壓強計算公式計算即可；
（3）已知受力面積和壓強，先利用壓強計算公式求出壓力，再利用功的公式W=Fs計算及機械功；
（4）太陽能將會轉化為宇宙飛船中電器設備所需的電能；
并由“太陽帆”為太空飛船提供動力，以實現星際旅行，故轉化為電能和機械能．
解答：解：（1）太陽光屬于電磁波，所以光子流的速度既是光速v=3.0×10⁸m/s；
故答案為：3.0×10⁸；
（2）太陽光對這個平面的壓強約為
答：太陽光對這個平面的壓強約為9×10^-6p_a；
（3）W=F₂s₃=（p₁s₂）s₃=（9×10^-6Pa×2.0×10³m²）×1.0×10⁸m=1.8×10⁶J
答：太陽光對飛船做的機械功是1.8×10⁶J；
（4）由題意知：太陽能將會轉化為宇宙飛船中電器設備所需的電能和能使飛船實現星際旅行所需要的機械能．
故答案為：電；機械（動）．
點評：本題涉及光、力學的壓力和壓強，功的計算，能量的轉化等諸多知識，難度大．