Question

12．有人設(shè)想在遙遠(yuǎn)的宇宙探測(cè)時(shí)，給探測(cè)器安上面積極大、反射率極高（可認(rèn)為100%）的薄膜，并讓它正對(duì)太陽(yáng)，用光壓為動(dòng)力推動(dòng)探測(cè)器加速，已知探測(cè)器在某軌道上運(yùn)行時(shí)，每秒每平方米面積獲得的太陽(yáng)光能為E=1.5×10⁴J，薄膜面積為S=6.0×10²m²，若探測(cè)器總質(zhì)量為M=60kg，光速c=3.0×10⁸m/s，那么探測(cè)器得到的加速度大小最接近下面的哪一個(gè)？（　�。�

• A． 1.0×10^-3m/s²
• B． 1.0×10^-2m/s²
• C． 1.0×10^-1m/s²
• D． 1m/s²

Answer 1

分析 找出光子的動(dòng)量和能量之間關(guān)系，求出光子的動(dòng)量，由動(dòng)量定理求出壓力，求出探測(cè)器受到光壓力，由牛頓第二定律求出加速度．

解答 解：由E=hv，$P=\frac{h}{λ}$以及光在真空中光速c=λv知，
光子的動(dòng)量和能量之間關(guān)系為E=pc．
設(shè)時(shí)間t內(nèi)射到探測(cè)器上的光子個(gè)數(shù)為n，每個(gè)光子能量為E，光子射到探測(cè)器上后全部反射，則這時(shí)光對(duì)探測(cè)器的光壓最大，設(shè)這個(gè)壓強(qiáng)為P_壓
每秒每平方米面積獲得的太陽(yáng)光能：${P}_{0}=\frac{n}{t}•E$
由動(dòng)量定理得：$F•\frac{t}{n}=2P$
壓強(qiáng)${P}_{壓}=\frac{F}{S}$
對(duì)探測(cè)器應(yīng)用牛頓第二定律F=Ma
可得$a=\frac{{P}_{壓}S}{M}$
代入數(shù)據(jù)得：a=1.0×10^-3m/s²
故A正確，BCD錯(cuò)誤．
故選：A

點(diǎn)評(píng) 該題結(jié)合光子的相關(guān)知識(shí)考查動(dòng)量定理的應(yīng)用，解答本題難度并不大，但解題時(shí)一定要細(xì)心、認(rèn)真，應(yīng)用動(dòng)量定理與牛頓第二定律即可解題．