科學家設想在未來的航天事業(yè)中用太陽帆來加速星際宇宙飛船，按照近代光的粒子說，光由光子組成，飛船在太空張開太陽帆，使太陽光垂直射到太陽帆上，太陽帆面積為S，太陽帆對光的反射率為100%，設太陽帆上每單位面積接受太陽光的輻射功率為P（即單位時間t0內(nèi)有Pt0的光能到達）.已知每個光子動量為hνc（式中h為普朗克常量,ν為光頻率,c為光速），則:

（1）若飛船總質(zhì)量為m，求飛船加速度的表達式.

（2）如果太陽帆對陽光一面是黑色，可以完全吸收太陽光，則飛船加速度表達式又是怎么樣的？

     

解析：(1)νi表示不同光子的頻率，則每個光子對太陽帆的沖量為：

在時間t內(nèi)光子對太陽帆的總沖量為：

而∑hν1=PtS，得：

故飛船的加速度為：?

(2)如果太陽帆對陽光一面是黑色，完全吸收太陽光，則每個光子對太陽帆的沖量為：

故飛船的加速度為：?


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科目：高中物理 來源： 題型：

光是由沒有靜態(tài)質(zhì)量但有動量的光子構(gòu)成，當光子撞擊光滑的物體平面時，可以像從墻上反彈回來的乒乓球一樣改變運動方向，并給撞擊物體以相應的推動作用力。單個光子產(chǎn)生的推力極其微小，在太陽到地球的距離上，眾多光子在1平方米帆面上產(chǎn)生的推力只有，還不足一只螞蟻的重量，加速度很小，但根據(jù)速度＝加速度×時間的公式，只要時間足夠長，太陽帆最終能達到一定速度�？茖W家設想未來的宇宙航事業(yè)中利用太陽帆來加速星際飛船。如果帆是白色的，反射全部光子，如果帆是黑色，那么反射光子數(shù)忽略不計，設太陽光是垂直入射帆面的。則下列說法正確的是（    ）

A．白色帆面所受推力大

B．黑色帆面所受推力大

C．兩種帆面所受推力一樣大

D．無法確定哪種帆面所受推力大

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