Question

6．“孤帆一片日邊來”，唐朝大詩人李白的這句詩似乎是為今天的太陽帆吟誦的．現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)，光對被照射物體確實(shí)具有力的作用，科學(xué)家正力圖用這一原理制造“太陽帆”，用它為太空飛船提供動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)星際旅行．吹動(dòng)太陽帆的“風(fēng)”，不再是吹動(dòng)普通風(fēng)帆的氣流，而是太陽光形成的“光子流”．
（1）你認(rèn)為這種“光子流”的速度應(yīng)為3×10⁵km/s．
（2）研究表明，在地球附近，一個(gè)正對著太陽的面積為1.0×10⁶m²的平整光亮表面，受到的太陽光的壓力約為9N．太陽光對這個(gè)平面的壓強(qiáng)為9×10^-6Pa．
（3）由于光的壓強(qiáng)非常小，即使太陽帆的面積非常大，飛船受到它的壓力也是非常小的．但只要時(shí)間足夠長，安裝面積為1.0×10⁴m²的太陽帆的飛船，也可能在1個(gè)月后速度超過2倍聲速，1年后可獲得脫離太陽系的速度！關(guān)于光的壓力對太空中飛船的作用，下列說法中正確的是B
A．只有飛船的質(zhì)量很小時(shí)，光的壓力才能推動(dòng)它
B．光的壓力可以使飛船加速前進(jìn)
C．光的壓力最多可使飛船作勻速運(yùn)動(dòng)
D．太空中光的壓力可能被空氣阻力所抵消
（4）在遠(yuǎn)離地球的太空，宇宙飛船中電氣設(shè)備所需的電能較難補(bǔ)充，若將薄膜狀的太陽能電池敷設(shè)在飛船巨大的太陽帆上，就能為飛船提供足夠的電能．太陽帆上加裝太陽能電池后，太陽能將轉(zhuǎn)化成電能和機(jī)械能．

Answer 1

分析 （1）太陽光屬于電磁波，所以光子流的速度既是光速；
（2）已知受力面積和壓力，求壓強(qiáng)，利用壓強(qiáng)計(jì)算公式p=$\frac{F}{S}$計(jì)算即可；
（3）根據(jù)質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)、壓力的關(guān)系逐一分析即可；
（4）太陽能將會(huì)轉(zhuǎn)化為宇宙飛船中電器設(shè)備所需的電能；
并由“太陽帆”為太空飛船提供動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)星際旅行，故轉(zhuǎn)化為電能和機(jī)械能．

解答 解：（1）太陽光屬于電磁波，所以光子流的速度既是光速v=3×10⁸m/s=3×10⁵km/s；
（2）太陽光對這個(gè)平面的壓強(qiáng)約為p=$\frac{F}{S}$=$\frac{9N}{1.0×1{0}^{6}{m}^{2}}$=9×10^-6Pa；
（3）飛船的運(yùn)動(dòng)和質(zhì)量沒關(guān)系，故A錯(cuò)，
光的壓力非常小，但可以推動(dòng)飛船運(yùn)動(dòng)，時(shí)間越長飛船速度越大，不能使飛船作勻速運(yùn)動(dòng)，故B正確，C錯(cuò)誤，
太空中沒有空氣，所以太空中光的壓力不會(huì)被空氣阻力所抵消，故D錯(cuò)．
（4）由題意知：太陽能將會(huì)轉(zhuǎn)化為宇宙飛船中電器設(shè)備所需的電能和能使飛船實(shí)現(xiàn)星際旅行所需要的機(jī)械能．
故答案為：（1）3×10⁵；（2）9×10^-6；（3）B；（4）電；機(jī)械．

點(diǎn)評 本題涉及光速、壓強(qiáng)的計(jì)算、能量的轉(zhuǎn)化等諸多知識(shí)，難度不大，屬于基礎(chǔ)知識(shí)．