科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船,按照近代光的粒子说,光是由光子组成,飞船在太空中张开太阳帆,使太

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  • 解题思路:太阳帆受到光子的作用,由动量定理可求得飞船受到的冲击力;再由牛顿第二定律可求得飞船的加速度;

    设t秒时间内有光子对飞船的平均作用力为F,则相应光子也受大小为F的力,

    取光子返回方向为正,对t秒时间内所有光子分析,

    由动量定理得:

    Ft=(nSt)P-(nSt)(-P)=2nStP

    可解得:F=2nSP

    飞船所受的合力也为2nSP.

    于是其加速度为:a=

    F合

    m=[2nSP/ m]

    如太阳帆面对阳光一面是黑色的,则光子被吸收,其动量变化量为上述情况的二分之一,

    故船所受的合力变为:F′=nSP

    加速度变为:a′=[nSP/m]

    答:飞船加速度的表达式是[2nSP/ m],如太阳帆面对阳光一面是黑色的,加速度的表达式[nSP/m].

    点评:

    本题考点: 动量守恒定律.

    考点点评: 本题考查动量定理的应用,在解题时要明确光子的反射与吸收的不同,得出正确的动量表达式.