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题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

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． B． C． D．

考点：动量定理；牛顿第二定律．

专题：动量定理应用专题．

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=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= ③

每秒射到帆面上的光子数：N= ④

由①②③④解得：N= ⑤

每个光子的动量：p= 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=；

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．

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A．G B． C．G D．

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