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科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船,按照近代光的粒子说,光由...

科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船,按照近代光的粒子说,光由光子组成,飞船在太空张开太阳帆,使太阳光垂直射到太阳帆上,太阳帆面积为S,太阳帆对光的反射率为100%,设太阳帆上每单位面积接受太阳光的辐射功率为P(即单位时间t内有Pt的光能到达).已知每个光子动量为manfen5.com 满分网(式中h为普朗克恒量;γ为光频率;c为光速),则:
(1)若飞船总质量为m,求飞船加速度的表达式.
(2)如果太阳帆对阳光一面是黑色,可以完全吸收太阳光,则飞船加速度表达式又是怎样的?
(1)太阳帆受到光子的作用,由动能定理可求得飞船受到的冲击力;再由牛顿第二定律可求得飞船的加速度; (2)若吸收光子则及飞船改变的动量为,由动量定理可求得冲击力,从而由牛顿第二定律可求得加速度. 【解析】 (1)设单位时间t内射到太阳帆上的光子数为n,太阳帆受到光子的作用力为F,根据动量定理可得:① ② 由牛顿第二定律得③ 由①②③式解得 (2)同理可知 答:(1)飞船加速度的表达式为; (2)飞船加速度表达式为.
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考点分析:
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在海滨游乐场里有一种滑沙的游乐活动,如图所示,人坐在滑板上从斜坡的高处由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来,若某人和滑板的总质量m=60.0kg,滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数相同,大小为μ=0.50,斜坡的倾角θ=37°,斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,重力加速度g取10m/s2
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(1)人从斜坡滑下的加速度为多大?
(2)若由于场地的限制,水平滑道的最大距离为L=20.0m,则人在斜坡上滑下的距离AB应不超过多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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测量电流表内阻的电路图如图所示,实验的操作步骤如下:
①将电阻箱R的电阻调到零;
②闭合开关,调节滑动变阻器R1的滑片,使得电流表达到满偏电流I
③保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的电阻,使得电流表的示数为I/2;
④读出电阻箱的电阻值Rx,可以认为电流表的内阻r测=Rx
(1)请用铅笔线代表导线,将示意图中的实物连成测量电路.
(2)已知电流表的量程是2mA,内阻约是40Ω.电池的电动势约为6V.
可供选择的滑动变阻器有(A)阻值0-10Ω,额定电流2A;(B)阻值0-50Ω,额定电流1.5A;
可供选择的电阻箱有(C)阻值0-99.9Ω;(D)阻值0-999Ω.
为了比较准确地测量出电流表的内阻,应选用的滑动变阻器R1______;电阻箱R是______.(填仪器前的字母代号)
(3)本实验中电流表的测量值r测与电流表内阻的真实值r真相比,有______
(A) r>r (B) r<r
(C)  r=r (D) r可能大于,也可能小于r
(4)如果提高电池的电动势,用此电路测出的电流表的内阻的误差将______.(填“增大”、“减小”或“不变”)

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用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力后会伸长,17世纪英国物理学家胡克发现,金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比,这就是著名的胡克定律,这个发现为后人对材料的研究奠定了重要的基础.现有一根用新材料制成的金属杆,长为4m,横截面积为0.8cm2,设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的manfen5.com 满分网,由于这一拉力很大,杆又较长,直接测试有困难,因此选用同种材料制成的样品进行测试,通过测试取得数据如下:
长度/mmanfen5.com 满分网2505007501000
10.050.040.080.120.16
20.050.080.160.240.32
30.050.120.240.360.48
10.100.020.040.060.08
10.200.010.020.030.04
(1)根据测试结果,推导出线材伸长x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F的函数关系为   
(2)在寻找上述关系的过程中,你运用了下列科学研究方法中的哪一种   
A.理想实验法    B.提出假说法    C.控制变量法
(3)通过对样品的测试,求出新材料制成的金属细杆能承受的最大拉力约为    查看答案
manfen5.com 满分网实验室常用的弹簧秤如图甲所示,连接有挂钩的拉  杆与弹簧相连,并固定在外壳一端O上,外壳上固定一个圆环,可以认为弹簧秤的总质量主要集中在外壳(重力为G)上,弹簧和拉杆的质量忽略不计,现将该弹簧秤以两种方式固定于地面上,如图乙、丙所示,分别用恒力F竖直向上拉弹簧秤,静止时弹簧秤的读数为( )
A.乙图读数F-G,丙图读数F+G
B.乙图读数F-G,丙图读数F
C.乙图读数F,丙图读数F-G
D.乙图读数F+G,丙图读数F-G
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飞机在万米高空飞行时,舱外气温往往在-50℃以下.在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象,叫做气团.气团直径可达几千米,由于气团很大,边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响,可以忽略.用气团理论解释高空气温很低的原因,可能是( )
A.地面的气团上升到高空的过程中膨胀,同时大量对外放热,使气团自身温度降低
B.地面的气团上升到高空的过程中收缩,同时从周围吸收大量热量,使周围温度降低
C.地面的气团上升到高空的过程中膨胀,气团对外做功,气团内能大量减少,气团温度降低
D.地面的气团上升到高空的过程中收缩,外界对气团做功,故周围温度降低
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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