Question

太阳帆航天器是一种利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，如图所示．在没有空气的宇宙中，太阳光光子会连续撞击太阳帆，使太阳帆获得的动量逐渐增加，从而产生加速度．太阳帆飞船无需燃料，只要有阳光，就会不断获得动力加速飞行．有人设想在探测器上安装有面积极大、反射功率极高的太阳帆，并让它正对太阳．已知太阳光照射太阳帆时每平方米面积上的辐射功率为P₀，探测器和太阳帆的总质量为m，太阳帆的面积为s，此时探测器的加速度大小为(     )

  A．         B．          C．          D．

Answer 1

考点：动量定理；牛顿第二定律．

专题：动量定理应用专题．

分析：根据ε=hf求解每个光子的能量，根据E=P₀S 求解每秒照射到帆面上的能量E，根据N=求解每秒射到帆面上的光子数；

根据动量定理求解太阳光的推力，根据牛顿第二定律求解加速度．

解答：  解：每秒光照射到帆面上的能量：E=P₀S ①

光子的平均能量ε=hf          ②

光子的频率：f=            ③

每秒射到帆面上的光子数：N=      ④

由①②③④解得：N=         ⑤

每个光子的动量：p=       ⑥

光射到帆面被反弹，由动量定理得：Ft=2Ntp    ⑦

对飞船，由牛顿第二定律得：F=ma    ⑧

由⑤⑥⑦⑧⑨解得：a=；

故选：A．

点评：本题关键是明确太阳帆飞船的工作原理，然后结运用能量守恒定律、爱因斯坦光子说、动量定理、牛顿第二定律列式后联立求解．