题目内容
6．
太阳帆航天器是一种利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，如图所示．在没有空气的宇宙中，太阳光光子会连续撞击太阳帆，使太阳帆获得的动量逐渐增加，从而产生加速度．太阳帆飞船无需燃料，只要有阳光，就会不断获得动力加速飞行．有人设想在探测器上安装有面积极大、反射功率极高的太阳帆，并让它正对太阳．已知太阳光照射太阳帆时每平方米面积上的辐射功率为P0，探测器和太阳帆的总质量为m，太阳帆的面积为s，此时探测器的加速度大小为（ ）| A． | $\frac{{2s{P_0}}}{mc}$ | B． | $\frac{2sp}{mc}$ | C． | $\frac{{{P_0}s}}{mc}$ | D． | $\frac{ps}{mc}$ |
分析 根据ε=hf求解每个光子的能量，根据E=P0S 求解每秒照射到帆面上的能量E，根据N=$\frac{E}{ε}$求解每秒射到帆面上的光子数；
根据动量定理求解太阳光的推力，根据牛顿第二定律求解加速度．
解答 解：每秒光照射到帆面上的能量：E=P0S ①
光子的平均能量ε=hf ②
光子的频率：f=$\frac{c}{λ}$ ③
每秒射到帆面上的光子数：N=$\frac{E}{ε}$ ④
由①②③④解得：N=$\frac{{P}_{0}sλ}{hc}$ ⑤
每个光子的动量：p=$\frac{h}{λ}$ ⑥
光射到帆面被反弹，由动量定理得：Ft=2Ntp ⑦
对飞船，由牛顿第二定律得：F=ma ⑧
由⑤⑥⑦⑧⑨解得：a=$\frac{2s{P}_{0}}{mc}$；
故选：A．
点评 本题关键是明确太阳帆飞船的工作原理，然后结运用能量守恒定律、爱因斯坦光子说、动量定理、牛顿第二定律列式后联立求解．
练习册系列答案
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| A． | 0 | B． | $\frac{GM}{{{{（R+h）}^2}}}$ | C． | $\frac{GMm}{{{{（R+h）}^2}}}$ | D． | $\frac{GM}{h^2}$ |
17．
如图所示为一种测定运动员体能的装置，运动员的质量为m1，绳的一端拴在腰间并沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮质量及摩擦），绳的下端悬挂一个质量为m2的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v匀速向右运动．下面说法中正确的是（ ）
如图所示为一种测定运动员体能的装置，运动员的质量为m1，绳的一端拴在腰间并沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮质量及摩擦），绳的下端悬挂一个质量为m2的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v匀速向右运动．下面说法中正确的是（ ）| A． | 绳子拉力对人做正功 | |
| B． | 人对传送带做正功 | |
| C． | 运动时间t后，运动员的体能消耗约为m1gvt | |
| D． | 运动时间t后，运动员的体能消耗约为（m1+m2）gvt |
14．核能安全是核电站面临的严峻的问题．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素${\;}_{94}^{239}$Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为${\;}_{94}^{239}$Pu→X+${\;}_{2}^{4}$He+γ，下列有关说法正确的是（ ）
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| B． | 100个${\;}_{94}^{239}$Pu经过24100年后一定还剩余50个 | |
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15．关于物体内能和热力学定律的说法正确的是（ ）
| A． | 物体内所有分子动能和分子势能的总和就是分子的内能 | |
| B． | 第二类永动机的构想违背了热力学第二定律 | |
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滑雪者从高为H的山坡上A点由静止下滑，到B点后又在水平雪面上滑行，最后停止在C点．A、C两点的水平距离为s，求滑雪板与雪面间的动摩擦因数μ．