地球繞太陽的運動可看作是軌道半徑為R的勻速圓周運動,太陽源源不斷地向四周輻射能量,太陽光的總輻射功率為PS,太陽光在穿過太空及地球大氣層到達(dá)地面的過程中,大約有30%的能量損耗。到達(dá)地面的太陽光由各種頻率的光子組成,每個光子不僅具有能量,還具有動量,其能量與動量的比值為c,c為真空中的光速。(在計算時可認(rèn)為每個光子的頻率均相同)
(1)求射到地面的太陽光在垂直于太陽光方向的單位面積上的輻射功率Pe;
(2)輻射到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強,光子對被照射物體單位面積上所施加的壓力叫做光壓,假設(shè)輻射到地面的太陽光被地面全部吸收,求太陽光對地面的光壓I;
(3)試證明:地球表面受到的太陽光輻射壓力,和地球繞太陽做圓周運動的軌道半徑R的平方成反比(PS可認(rèn)為不變)。

(1)Pe=
(2) 
(3)設(shè)地球半徑為r,則地球受到的光輻射壓力為  
因為:I=   所以:  
由于式中Ps、rc均為常量,可見地球所受的光輻射壓力和地球到太陽的距離R的平方成反比。

(1)太陽向各個方向均勻輻射,則 Pe==··············································· ①
(2)在地面上取一個很小的截面積S,設(shè)在很短的時間間隔t內(nèi),有N個光子垂直射入此面積,產(chǎn)生的光壓力為F,根據(jù)動量定理 -Ft=0-NP································································································ ②
根據(jù)光壓的定義 I= ····························································································· ③
根據(jù)光子能量E和動量p的大小關(guān)系 P= ··································································· ④
在地球軌道處、垂直于太陽光方向的單位面積上的太陽輻射功率 Pe= ······························· ⑤
聯(lián)立解得 I= ································································································ ⑥
(3)設(shè)地球半徑為r,則地球受到的光輻射壓力為FeI·πr2 ················································ ⑦
聯(lián)立⑥⑦解得 Fe·πr2· ····································································· ⑧
式中Psr、c均為常量,可見地球所受的光輻射壓力和地球到太陽的距離R的平方成反比············· ⑨
練習(xí)冊系列答案
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已知地球半徑為R=6.4×106 m,月球繞地球運行可近似看作勻速圓周運動,試估算月球到地心的距離.

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美國宇航局“深度撞擊”號探測器釋放的撞擊器“擊中”目標(biāo)——“坦普爾一號”彗星.假設(shè)“坦普爾一號”彗星繞太陽運行的軌道是一個橢圓,其軌道周期為5.74年,則關(guān)于“坦普爾一號”彗星的下列說法中正確的是(   )
A.繞太陽運動的角速度不變
B.近日點處線速度大于遠(yuǎn)日點處線速度
C.近日點處加速度大于遠(yuǎn)日點處加速度
D.其橢圓軌道半長軸的立方與周期的平方之比是一個與太陽質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)

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2012年7月,一個國際研究小組借助于智利的甚大望遠(yuǎn)鏡,觀測到了一組雙星系統(tǒng),它們繞兩者連線上的某點O做勻速圓周運動,如圖所示.此雙星系統(tǒng)中體積較小成員能“吸食”另一顆體積較大星體表面物質(zhì),達(dá)到質(zhì)量轉(zhuǎn)移的目的,假設(shè)在演變的過程中兩者球心之間的距離保持不變,則在最初演變的過程中( 。
A.它們做圓周運動的萬有引力保持不變
B.它們做圓周運動的角速度不斷變大
C.體積較大星體圓周運動軌跡半徑變大,線速度也變大
D.體積較大星體圓周運動軌跡半徑變大,線速度變小

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已知引力常量為G、月球到地球中心的距離r和月球繞地運行的周期T,僅利用這三個物理量,可以估算出的物理量有(  )
A.地球的半徑
B.地球的質(zhì)量
C.月球的質(zhì)量
D.月球繞地球運行速度的大小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

人類一直夢想登上月球,將月球作為人類的第二個家園.現(xiàn)根據(jù)觀測已知月球的質(zhì)量為M,半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,萬有引力常量為G.請你結(jié)合以上數(shù)據(jù)求下列各值:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的第一宇宙速度v;
(3)月球同步衛(wèi)星的軌道半徑r.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

宇宙飛船在宇宙深處飛行的過程中,發(fā)現(xiàn)A、B兩顆均勻球形天體,兩天體各有一顆靠近其表面飛行的衛(wèi)星,測得兩顆衛(wèi)星的周期相等,以下判斷正確的是( 。
A.兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等
B.天體A、B的質(zhì)量一定不相等
C.天體A、B的密度一定不相等
D.天體A、B表面的重力加速度之比等于它們的半徑之比

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

噪聲會對人的心理、生理、生活與工作帶來嚴(yán)重影響,通常用聲強級(單位為dB)來表示噪聲的大小。式中I為聲強,單位是W/m2I0=10-12W/m2是人剛好能聽到的聲音強度。我國規(guī)定工作環(huán)境的噪聲一般應(yīng)低于85dB,則以下最接近該標(biāo)準(zhǔn)的聲強是(   )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

太陽正處于主序星演化階段,為了研究太陽演化進(jìn)程,需知道目前太陽的質(zhì)量M。已知地球半徑R= 6.4×106m,地球質(zhì)量m =6.0×1024㎏,日地中心的距離r=1.5×1011 m,地球表面處的重力加速度g="10" m/s2,1年約為3.2×107 s,試估算目前太陽的質(zhì)量M。

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同步練習(xí)冊答案