高中物理微元法解決物理試題技巧小結(jié)及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-05 04:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 光器發(fā)射的光子數(shù)光照射物體表面，由動量定理得F△t=0np產(chǎn)生的光壓I1=解得 ②假設(shè)其中被白紙反射的光占入射光的比例為η，這些光對物體產(chǎn)生的壓力為F1，（1η）被黑紙片吸收，對物體產(chǎn)生的壓力為F2．根據(jù)動量定理得F1△t=0（1η）npF2△t=ηnpηnp產(chǎn)生的光壓聯(lián)立解得 【點睛】本題要抓住光子的能量與動量區(qū)別與聯(lián)系，掌握動量定理的應(yīng)用，注意建立正確的模型是解題的關(guān)鍵．8．根據(jù)量子理論，光子具有動量．光子的動量等于光子的能量除以光速，即P=E/c．光照射到物體表面并被反射時，會對物體產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”．光壓是光的粒子性的典型表現(xiàn)．光壓的產(chǎn)生機理如同氣體壓強：由大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強．（1）激光器發(fā)出的一束激光的功率為P，光束的橫截面積為S．當(dāng)該激光束垂直照射在物體表面時，試計算單位時間內(nèi)到達物體表面的光子的總動量．（2）若該激光束被物體表面完全反射，試求出其在物體表面引起的光壓表達式．（3）設(shè)想利用太陽的光壓將物體送到太陽系以外的空間去，當(dāng)然這只須當(dāng)太陽對物體的光壓超過了太陽對物體的引力才行．現(xiàn)如果用一種密度為1．0103kg/m3的物體做成的平板，它的剛性足夠大，則當(dāng)這種平板厚度較小時，它將能被太陽的光壓送出太陽系．試估算這種平板的厚度應(yīng)小于多少（計算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）？設(shè)平板處于地球繞太陽運動的公轉(zhuǎn)軌道上，且平板表面所受的光壓處于最大值，不考慮太陽系內(nèi)各行星對平板的影響．已知地球公轉(zhuǎn)軌道上的太陽常量為1．4103J/m2?s（即在單位時間內(nèi)垂直輻射在單位面積上的太陽光能量），地球繞太陽公轉(zhuǎn)的加速度為5．9103m/s2）【答案】（1）P/C （2）p壓強=F/S=2P/Cs （3）1．6106m【解析】試題分析：（1）設(shè)單位時間內(nèi)激光器發(fā)出的光子數(shù)為n，每個光子能量為E，動量為p，則激光器的功率為P=nE所以單位時間內(nèi)到達物體表面的光子的總動量為（2）激光束被物體表面反射時，其單位時間內(nèi)的動量改變量為△p=2 p總=2P/c．根據(jù)動量定理可知，物體表面對激光束的作用力 F=△p =2P/c．由牛頓第三定律可知，激光束對物體表面的作用力為F=2P/c，在物體表面引起的光壓表達式為：p壓強=F/S=2P/cS．（3）設(shè)平板的質(zhì)量為m，密度為ρ，厚度為d，面積為S1，太陽常量為J，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的加速度為a，利用太陽的光壓將平板送到太陽系以外的空間去必須滿足條件：太陽光對平板的壓力大于太陽對其的萬有引力．由（2）得出的結(jié)論可得，太陽光對平板的壓力F=2JS1/c．太陽對平板的萬有引力可表示為f=ma，所以，2JS1/c． ma，平板質(zhì)量m=ρdS1，所以 ，2JS1/c． ρdS1a，解得：d=1．6106m．即：平板的厚度應(yīng)小于1．6106m．考點：動量定理、萬有引力定律【名師點睛】9．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面．前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動量．由狹義相對論可知，一定的質(zhì)量m與一定的能量E相對應(yīng)：，其中c為真空中光速．（1）已知某單色光的頻率為ν，波長為λ，該單色光光子的能量，其中h為普朗克常量．試借用質(zhì)子、電子等粒子動量的定義：動量=質(zhì)量速度，推導(dǎo)該單色光光子的動量．（2）光照射到物體表面時，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力
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