分析 当太阳光直射太阳帆时,航天器获得的动力最大,根据ρS△t=nE 求出在△t内直射到太阳帆上的太阳光光子数为n,结合动量和能量的关系求出光子的动量,抓住光子发生的碰撞为弹性碰撞,碰撞后动量的变化量为2p,结合动量定理求出最大动力.
解答 解:当太阳光直射太阳帆时,航天器获得的动力最大,设在时间△t内直射到太阳帆上的太阳光光子数为n,则有:ρS△t=nE…①
因为光子能量为E=hv,动量为p=$\frac{hv}{c}$,且光子与太阳帆的碰撞可视为弹性碰撞,所以光子碰撞后光子的动量变化量为:$△p=2p=\frac{2E}{c}$…②
对在时间△t内直射到太阳帆上的太阳光光子用动量定理有:F•△t=n△p…③
联立①②③得:F=$\frac{2ρS}{c}$.
由牛顿第三定律可得航天器获得的最大动力为:$F′=F=\frac{2ρS}{c}=\frac{2×1×1{0}^{3}×4×1{0}^{4}}{3×1{0}^{8}}$N=0.27N.
答:航天器在此区域因“太阳帆”所获得的最大动力为0.27N.
点评 本题考查了动量定理、动量和能量关系的基本运用,通过ρS△t=nE 求出光子数是关键,结合光子动量的变化量求出作用力,难度中等.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | ABCD消耗的电功率与总的电功率之比不断减小到50% | |
B. | MN上拉力的功率先减小后增大 | |
C. | MN中电流不断增大 | |
D. | 若导体框在D点断开,则MN中电流不变 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 在t=0时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为v0 | |
B. | 粒子的电荷量为$\frac{m{{v}_{0}}^{2}}{2{U}_{0}}$ | |
C. | 在t=$\frac{1}{8}$T时刻进入的粒子离开电场时电势能减少了$\frac{1}{8}$mv02 | |
D. | 在t=$\frac{1}{4}$T时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 实际的振动系统做阻尼振动时,它的振动周期不断减小 | |
B. | 火车过桥时要减速,是为了不产生周期性的驱动力,从而避免产生共振 | |
C. | 根据多普勒效应,可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度 | |
D. | 麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹计算出电磁波的传播波速度等于光速 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 秒针、分针与时针的周期之比为1:60:1440 | |
B. | 秒针、分针与时针的角速度之比为1440:24:1 | |
C. | 秒针针尖、分针针尖与时针针尖的线速度大小之比为2:1.5:1 | |
D. | 秒针针尖、分针针尖与时针针尖的向心加速度大小之比为4:2.25:1 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | AB间输入的交流电的电压瞬时值表达式为u=220$\sqrt{2}$sinl00πt(V) | |
B. | t=1×10-2s时电压表的读数为零 | |
C. | 带电子的运动轨迹是正弦曲线 | |
D. | 带电粒子运动的加速度按正弦规律变化 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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