高考物理微元法解決物理試題專項(xiàng)訓(xùn)練100(附答案)及解析-在線瀏覽
2025-04-05 04:26本頁面
【正文】 表面，則時(shí)間t內(nèi)照射到地球表面上半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)太陽光的光子個(gè)數(shù)是多少？（2）若太陽光垂直照射到地球表面，在半徑為r的某圓形區(qū)域內(nèi)被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量變化可忽略不計(jì)），則太陽光在該區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓（用I表示光壓）是多少？（3）有科學(xué)家建議利用光壓對(duì)太陽帆的作用作為未來星際旅行的動(dòng)力來源．一般情況下，太陽光照射到物體表面時(shí)，一部分會(huì)被反射，還有一部分被吸收．若物體表面的反射系數(shù)為ρ，則在物體表面產(chǎn)生的光壓是全反射時(shí)產(chǎn)生光壓的倍．設(shè)太陽帆的反射系數(shù)ρ=，太陽帆為圓盤形，其半徑r=15m，飛船的總質(zhì)量m=100kg，太陽光垂直照射在太陽帆表面單位面積上的輻射功率P0=，已知光速c=108m/s．利用上述數(shù)據(jù)并結(jié)合第（2）問中的結(jié)論，求太陽帆飛船僅在上述光壓的作用下，能產(chǎn)生的加速度大小是多少?不考慮光子被反射前后的能量變化．（保留2位有效數(shù)字）【答案】（1） （2） （3）【解析】【分析】【詳解】（1）時(shí)間t內(nèi)太陽光照射到面積為S的圓形區(qū)域上的總能量E總= P0St解得E總=πr2 P0t照射到此圓形區(qū)域的光子數(shù)n=解得（2）因光子的動(dòng)量p=則到達(dá)地球表面半徑為r的圓形區(qū)域的光子總動(dòng)量p總=np因太陽光被完全反射，所以時(shí)間t內(nèi)光子總動(dòng)量的改變量Δp=2p設(shè)太陽光對(duì)此圓形區(qū)域表面的壓力為F，依據(jù)動(dòng)量定理Ft=Δp太陽光在圓形區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓I=F/S解得（3）在太陽帆表面產(chǎn)生的光壓I′=I對(duì)太陽帆產(chǎn)生的壓力F′= I′S設(shè)飛船的加速度為a，依據(jù)牛頓第二定律F′=ma解得a=105m/s213．如圖所示，在光滑水平桌面上，用手拉住長為L質(zhì)量為M的鐵鏈，使其1/3垂在桌邊．松手后，鐵鏈從桌邊滑下，取桌面為零勢(shì)能面．（1）求整條鐵鏈開始時(shí)的重力勢(shì)能為多少？（2）求鐵鏈末端經(jīng)過桌邊時(shí)運(yùn)動(dòng)速度是多少？【答案】(1) (2) 【解析】試題分析：松手后，鐵鏈在運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和桌面的支持力，支持力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)鐵鏈不做功，只是垂在桌外部分的重力做功，因此，從松手到鐵鏈離開桌邊，鐵鏈的機(jī)械能守恒．(1) 取桌面為零勢(shì)能面桌外部分的質(zhì)量為，其重心在桌面下處此時(shí)鐵鏈的重力勢(shì)能為：；(2)鐵鏈末端經(jīng)桌面時(shí)，整條鐵鏈都在空中，其重心在桌面下處此時(shí)鐵鏈的重力勢(shì)能為： 設(shè)此時(shí)鐵鏈的速度為v，由機(jī)械能守恒定律有： 解得： 點(diǎn)晴：繩子、鐵鏈運(yùn)動(dòng)的問題，對(duì)于每一部分來講都是變力，運(yùn)用動(dòng)能定理難以解決過程中變力做功，但運(yùn)用機(jī)械能守恒定律只要知道繩子的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不必考慮運(yùn)動(dòng)過程，因此解題就簡(jiǎn)單了，注意選好參考平面，盡量使解題簡(jiǎn)捷．14．光子具有能量，也具有動(dòng)量．光照射到物體表面時(shí)，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)；大量氣體分子與
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