問題詳情:
太陽帆航天器是一種利用太陽光的壓力進行太空飛行的航天器,如圖所示.在沒有空氣的宇宙中,太陽光光子會連續撞擊太陽帆,使太陽帆獲得的動量逐漸增加,從而產生加速度.太陽帆飛船無需燃料,只要有陽光,就會不斷獲得動力加速飛行.有人設想在探測器上安裝有面積極大、反*功率極高的太陽帆,並讓它正對太陽.已知太陽光照*太陽帆時每平方米麵積上的輻*功率為P0,探測器和太陽帆的總質量為m,太陽帆的面積為s,此時探測器的加速度大小為( )
A. B. C. D.
【回答】
考點:動量定理;牛頓第二定律.
專題:動量定理應用專題.
分析:根據ε=hf求解每個光子的能量,根據E=P0S 求解每秒照*到帆面上的能量E,根據N=求解每秒*到帆面上的光子數;
根據動量定理求解太陽光的推力,根據牛頓第二定律求解加速度.
解答: 解:每秒光照*到帆面上的能量:E=P0S ①
光子的平均能量ε=hf ②
光子的頻率:f= ③
每秒*到帆面上的光子數:N= ④
由①②③④解得:N= ⑤
每個光子的動量:p= ⑥
光*到帆面被反*,由動量定理得:Ft=2Ntp ⑦
對飛船,由牛頓第二定律得:F=ma ⑧
由⑤⑥⑦⑧⑨解得:a=;
故選:A.
點評:本題關鍵是明確太陽帆飛船的工作原理,然後結運用能量守恆定律、愛因斯坦光子說、動量定理、牛頓第二定律列式後聯立求解.
知識點:動量守恆定律
題型:選擇題