Question

“孤帆一片日边来”，唐朝诗人李白的这句诗，似乎是为今天的太阳帆吟诵的．现代科学发现，光对被照物体确实具有力的作用，科学家正在力图用这一原理制造“太阳帆”，用它为太空飞船提供动力，以实现星际旅行．吹动太阳帆的“风”，不再是吹动普通风帆的气流，而是太阳光形成的“光子流”．
（1）你认为这种“光子流”的速度应为

 

m/s．
（2）研究表明，在地球附近，一个正对着太阳的面积为1.0×10⁶m²的平整光亮表面，受到太阳光的压力约为9N，求太阳光对这个平面的压强约为多大？
（3）若一安装太阳帆的飞船，其正对太阳的帆面面积为2.0×10³m²，在太阳光的推动下，飞船飞行1.0×10⁵km，求太阳光对飞船做的机械功是多少？
（4）在远离地球的太空，宇宙飞船中电器设备所需的电能较难补充，若将薄膜状的太阳能电池敷设在飞船巨大的太阳帆上，则太阳能将会转化为

 

能和

 

能．

Answer 1

分析：（1）太阳光属于电磁波，所以光子流的速度既是光速；
（2）已知受力面积和压力，求压强，利用压强计算公式p=

F

s

计算即可；
（3）已知受力面积和压强，先利用压强计算公式p=

F

s

求出压力，再利用功的公式W=Fs计算及机械功；
（4）太阳能将会转化为宇宙飞船中电器设备所需的电能；
并由“太阳帆”为太空飞船提供动力，以实现星际旅行，故转化为电能和机械能．

解答：解：（1）太阳光属于电磁波，所以光子流的速度既是光速v=3.0×10⁸m/s；
故答案为：3.0×10⁸；
（2）太阳光对这个平面的压强约为p1= 

F1

s1

=

9N

1.0×106m2

=9×10-6 pa
答：太阳光对这个平面的压强约为9×10^-6p_a；
（3）W=F₂s₃=（p₁s₂）s₃=（9×10^-6Pa×2.0×10³m²）×1.0×10⁸m=1.8×10⁶J
答：太阳光对飞船做的机械功是1.8×10⁶J；
（4）由题意知：太阳能将会转化为宇宙飞船中电器设备所需的电能和能使飞船实现星际旅行所需要的机械能．
故答案为：电；机械（动）．

点评：本题涉及光、力学的压力和压强，功的计算，能量的转化等诸多知识，难度大．