【题目】我们知道,根据光的粒子性,光的能量是不连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光子,光子具有动量( hv/c ) 和能量(hv ),当光子撞击到光滑的平面上时,可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向,并给撞击物体以相应的作用力。光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压。联想到人类很早就会制造并广泛使用的风帆,能否做出利用太阳光光压的太阳帆进行宇宙航行呢?

1924年,俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔明确提出用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度,首次提出了太阳帆的设想。但太阳光压很小,太阳光在地球附近的光压大约为106N/m2,但在微重力的太空,通过增大太阳帆面积,长达数月的持续加速,使得太阳帆可以达到甚至超过宇宙速度。IKAROS 是世界第一个成功在行星际空间运行的太阳帆。2010521日发射,2010128日,IKAROS 在距离金星 80,800 公里处飞行掠过,并进入延伸任务阶段。

设太阳单位时间内向各个方向辐射的总能量为E,太空中某太阳帆面积为S,某时刻距太阳距离为r(r很大,故太阳光可视为平行光,太阳帆位置的变化可以忽略),且帆面和太阳光传播方向垂直,太阳光频率为v,真空中光速为c,普朗克常量为h。

(1)当一个太阳光子被帆面完全反射时,求光子动量的变化P,判断光子对太阳帆面作用力的方向。

(2)计算单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数。

(3)事实上,到达太阳帆表面的光子一部分被反射,其余部分被吸收。被反射的光子数与入射光子总数的比,称为反射系数。若太阳帆的反射系数为ρ,求该时刻太阳光对太阳帆的作用力。

【题目】2022年冬奥会将在北京举行,届时会有许多精彩刺激的比赛,单板高山滑雪U形池就是其中之一。它的场地是长约120米,深为4.5米,宽 15米的U形滑道(两边竖直雪道与池底雪道由圆弧雪道连接组成,横截面像U字形状),整条赛道的平均坡度18°.选手在高处助滑后从U形池一侧边缘(示意图中A点)进入赛道,沿U型池滑行至另一侧竖直轨道,从B点跃起在空中做出各种抓板旋转等动作,完成动作落入轨道再滑向对侧,如此反复跃起完成难度不同的动作,直至滑出赛道完成比赛,裁判根据选手完成动作的难易和效果打分。

(1)选手出发时要先经过一段倾斜坡道助滑(如情景图),设坡度倾角为α,滑板与雪面的动摩擦因数为μ,当地的重力加速度为g,求选手沿此斜面坡道向下滑行的加速度大小。

(2)在高中物理学习中,对于复杂的运动往往采用分解的研究方法,比如对平抛运动的研究。

a.运动员沿U形池从A滑行到B的过程是一个复杂的运动,请你用分解的方法来研究这个运动,并描述你的分解结果。

b..在平昌冬奥会上,传奇名将肖恩怀特在赛道边缘跃起时以外转1440°(以身体为轴外转四周)超高难度的动作夺得该项目的冠军,为了简化以达到对特定问题的求解,此过程中他可视为质点,设每转一周最小用时0.5秒,他起跳时速度与竖直赛道在同一平面内,与竖直向上的夹角为20°,下落到与起跳点同一高度前要完成全部动作,全过程忽略空气阻力,求他起跳的最小速度为多少?

(g10m/s2 sin20°=0.34 cos20°=0.94)

【题目】研究平抛运动实验中,A实验小组选用如图1实验装置,她们让钢球从斜槽固定位置滚下从槽的末端飞出做平抛运动,用铅笔描出小球经过的位置,通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置,得到钢球平抛运动的轨迹,并利用轨迹求出钢球平抛运动的初速度。

①除图中所给的实验器材外,完成本实验还需要的测量工具是_____

②为保证钢球飞出后做平抛运动,斜槽末端必须水平。请简要说明,在实验操作中你是如何检测斜槽末端是否水平的。_____

③如图2所示,在实验中记下钢球的平抛初位置O点,用悬挂的重锤确定竖直线。取下白纸以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。如果平抛运动的轨迹是一条抛物线,那么轨迹上任意一点的y坐标与x坐标理论上应满足y=ax2,若设初速度为v0,重力加速度为g,关系式中的a应等于_________

A. B. C. D.

B实验小组为了更方便研究平抛运动,他们在实验中用频闪光源代替钢球,频闪光源的频率为50Hz,抛出后经过画布时在上面留下了一串反映平抛运动轨迹的点迹(如图3)。将点迹拍照后用软件分析可得到各点的坐标。下图中M1、M2、M3是频闪光源平抛运动过程中在画布上留下的三个连续点迹,M1、M2、M3的坐标见表格,通过计算可得频闪光源平抛运动的初速度为_____m/s,当地的重力加速度为_____m/s2

M1

M2

M3

x/cm

1.0

2.0

3.0

y/cm

0.40

1.19

2.37

⑤该组同学在老师的启发下想进一步探究做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动,利用④中的实验装置完成实验并测量相关数据,通过计算机绘出如图4所示的Vy﹣t图象,并拟合出表达式,图中Vy为频闪光源平抛运动竖直方向的分速度。他们通过分析图象和表达式可以得出的结论是_____

A.斜槽末端可能不水平

B.频闪光源与斜槽之间存在摩擦

C.频闪光源在水平方向上做匀速直线运动

D.频闪光源在竖直方向上做匀加速直线运动

 0  162667  162675  162681  162685  162691  162693  162697  162703  162705  162711  162717  162721  162723  162727  162733  162735  162741  162745  162747  162751  162753  162757  162759  162761  162762  162763  162765  162766  162767  162769  162771  162775  162777  162781  162783  162787  162793  162795  162801  162805  162807  162811  162817  162823  162825  162831  162835  162837  162843  162847  162853  162861  176998 

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