Question

6．“孤帆一片日邊來”，唐朝大詩人李白的這句詩似乎是為今天的太陽帆吟誦的．現(xiàn)代科學發(fā)現(xiàn)，光對被照射物體確實具有力的作用，科學家正力圖用這一原理制造“太陽帆”，用它為太空飛船提供動力，以實現(xiàn)星際旅行．吹動太陽帆的“風”，不再是吹動普通風帆的氣流，而是太陽光形成的“光子流”．
（1）你認為這種“光子流”的速度應為3×10⁵km/s．
（2）研究表明，在地球附近，一個正對著太陽的面積為1.0×10⁶m²的平整光亮表面，受到的太陽光的壓力約為9N．太陽光對這個平面的壓強為9×10^-6Pa．
（3）由于光的壓強非常小，即使太陽帆的面積非常大，飛船受到它的壓力也是非常小的．但只要時間足夠長，安裝面積為1.0×10⁴m²的太陽帆的飛船，也可能在1個月后速度超過2倍聲速，1年后可獲得脫離太陽系的速度！關于光的壓力對太空中飛船的作用，下列說法中正確的是B
A．只有飛船的質量很小時，光的壓力才能推動它
B．光的壓力可以使飛船加速前進
C．光的壓力最多可使飛船作勻速運動
D．太空中光的壓力可能被空氣阻力所抵消
（4）在遠離地球的太空，宇宙飛船中電氣設備所需的電能較難補充，若將薄膜狀的太陽能電池敷設在飛船巨大的太陽帆上，就能為飛船提供足夠的電能．太陽帆上加裝太陽能電池后，太陽能將轉化成電能和機械能．

Answer 1

分析 （1）太陽光屬于電磁波，所以光子流的速度既是光速；
（2）已知受力面積和壓力，求壓強，利用壓強計算公式p=$\frac{F}{S}$計算即可；
（3）根據質量與運動、壓力的關系逐一分析即可；
（4）太陽能將會轉化為宇宙飛船中電器設備所需的電能；
并由“太陽帆”為太空飛船提供動力，以實現(xiàn)星際旅行，故轉化為電能和機械能．

解答 解：（1）太陽光屬于電磁波，所以光子流的速度既是光速v=3×10⁸m/s=3×10⁵km/s；
（2）太陽光對這個平面的壓強約為p=$\frac{F}{S}$=$\frac{9N}{1.0×1{0}^{6}{m}^{2}}$=9×10^-6Pa；
（3）飛船的運動和質量沒關系，故A錯，
光的壓力非常小，但可以推動飛船運動，時間越長飛船速度越大，不能使飛船作勻速運動，故B正確，C錯誤，
太空中沒有空氣，所以太空中光的壓力不會被空氣阻力所抵消，故D錯．
（4）由題意知：太陽能將會轉化為宇宙飛船中電器設備所需的電能和能使飛船實現(xiàn)星際旅行所需要的機械能．
故答案為：（1）3×10⁵；（2）9×10^-6；（3）B；（4）電；機械．

點評 本題涉及光速、壓強的計算、能量的轉化等諸多知識，難度不大，屬于基礎知識．