光子具有动量,因此光照到物体表面被反射或被吸收时,都会对物体产生压力.利用这一原理,可以用太阳光作为探测器进行宇宙航行的

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  • 解题思路:(1)首先根据时间t内的探测器接受到的能量Pt和每个光子的能量E,得出光子数;再找出光子的动量和能量之间关系,求出光子的动量,由动量定理求出压力,然后求出太阳光对帆的总压力F.(2)在一天时间内对探测器运用动量定理列式,可求出探测器速度的增加量.

    (1)设探测器的帆时间t内接受到的光子总数为n,则有

    PSt=nE

    其中E是每个光子的能量.

    对这些光子运用动量定理:设它们受到的总作用力是F,则

    Ft=n•2p

    其中p是每个光子的动量

    又E=mc2,p=mc

    则得 E=pc

    由以上各式得:F=[2PS/c]

    代入数据得 F=0.00667N

    根据牛顿第三定律得:太阳光对帆的总压力也是F=0.067N

    (2)在一天时间内,对探测器运用动量定理得 Ft=m△v

    得△v=11.5m/s

    答:

    (1)太阳光对帆的总压力F是0.067N.

    (2)在太阳光的作用下,该探测器的速度每天可以增加11.5m/s.

    点评:

    本题考点: 动量定理;能量守恒定律.

    考点点评: 此题与碰撞类似,运用动量定律求光压是关键,同时要掌握光子能量与动量之间的关系.