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【題目】根據量子理論,光子不但有動能,還有動量,其計算式為,其中是普朗克常量,是光子的波長. 既然光子有動量,那么光照到物體表面,光子被物體吸收或反射時,光都會對物體產生壓強,這就是光壓”.既然光照射物體會對物體產生光壓,有人設想在遙遠的宇宙探測中用光壓為動力推動航天器加速. 給探測器安上面積極大,反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽.已知在地球繞日軌道上,每平方米面積上得到的太陽光能為,探測器質量為,薄膜面積為,那么探測器得到的加速度為多大?

【答案】

【解析】

以及真空中光速,不難得出光子的能量和動量之間的關系:.

設時間內激光器射出的光子個數為,每個光子的能量為,動量為,激光照到物體上后全部被反射,

這時激光對物體的光壓最大. 設這個壓強為,則有.

代入得.

所以,.

再由牛頓第二定律,得.

本題是光子與物體相互作用產生光壓的典型示例,也是連續作用問題在光子與物體間相互作用的典型示例,閱讀本題能理解光壓產生的原因.

本題中航天器得到的加速度雖然很小,但長時間加速后也能得到可觀的速度增量. 這對遠距離的太空探測來說是可行的,作為科學設想,本題的構思是有其積極意義的.

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示,輕繩的一端系著物塊A,另一端通過水平轉盤中心的光滑小孔O吊著小球BA隨轉盤一起繞通過小孔O的豎直軸勻速轉動,小球B始終與轉盤保持相對靜止.已知物塊A與轉盤的接觸面是粗糙的,則物塊A受力的個數可能是

A. 2B. 3C. 4D. 5

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【題目】圖所示,粗糙斜劈C放在粗糙水平面上,物體A放在斜面上,輕質細線一端固定在物體A上,另一端繞過光滑的滑輪懸掛物體B。現在水平外力F作用下使小球B緩慢升高,整個系統始終處于靜止狀態,則在小球B緩慢升高的過程中(

A. 細線對A的拉力增大B. 物體AC之間的摩擦力增大

C. 地面對C的摩擦力先增大后減小D. 連接滑輪的輕桿對滑輪的作用力方向始終豎直向上

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【題目】如圖所示,一物塊靜止在光滑水平地面上,現在水平拉力作用下沿x軸方向滑行,拉力F大小隨x變化規律如圖。則關于物塊從x=0 運動到x=x2處過程(

A. 物塊加速度一直增大

B. 物塊動能先增大后減小

C. 根據圖像信息,物塊最大動能可求

D. 根據圖像信息,物塊最大加速度可求

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【題目】太空涂鴉技術的基本物理模型是:原來在較低圓軌道運行的攻擊衛星在變軌后接近在較高圓軌道上運行的偵察衛星時,向其發射漆霧彈,漆霧彈在臨近偵察衛衛星時,壓爆彈囊,讓漆霧散開并噴向偵察衛星,噴散后強力吸附在偵察衛衛星的偵察鏡頭、太陽能板、電子偵察傳感器等關鍵設備上,使之暫時失效。關于這一過程下列說法正確的是

A. 攻擊衛星在原軌道上運行的周期比偵察衛星的周期大

B. 攻擊衛星到達新軌道后,其動能較原軌道增大

C. 攻擊衛星到達新軌道后,其機械能較原軌道增多

D. 攻擊衛星在原軌道需要加速才能變軌接近偵查衛星

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【題目】籃球比賽是深受人們喜愛的體育項目,傳球方式中有種方式是通過地面傳球,其簡化過程如圖所示,若將質量為的籃球以速度斜射到地板上,入射的角度是45°,碰撞后被斜著彈出,彈出的角度也是45°,速度大小仍為則下列說法中正確的是

A. 合外力對籃球的沖量大小為

B. 籃球動量的改變量為零

C. 地面對籃球沖量的方向水平向左

D. 籃球動量改變量的方向豎直向下

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【題目】一個處于基態的氫原子與另一個處于基態的氫原子碰撞,問:可能發生非彈性碰撞的最小速度為多少?氫原子的質量是 kg,電離能.

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【題目】如圖為玻爾為解釋氫原子光譜而畫出的氫原子能級示意圖,一群氫原子處于n4的激發態,當它們自發地躍遷到較低能級時,以下說法符合玻爾理論的有(  )

A. 氫原子躍遷時,可發出連續不斷的光譜線

B. 基態氫原子能吸收14 eV的光子發生電離

C. 基態氫原子能吸收11 eV的光子發生躍遷

D. 在氫原子譜線中,從n2能級躍遷到基態輻射光子的波長最長

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【題目】我國的C919大型客機在試飛過程中,假設飛機在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運動,當位移x=1.6×103 m時才能達到起飛所要求的速度v=80 m/s,已知飛機質量m=7.0×104 kg,滑跑時受到的阻力為自身重力的0.1倍,(取),則飛機滑跑過程中加速度a__________m/s2;起飛時牽引力的功率P___________W。

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