题目

光子具有动量，因此光照到物体表面被反射或被吸收时，都会对物体产生压力.利用这一原理，可以用太阳光作为探测器进行宇宙航行的动力.科学家们设计的一种探测器有8张三角形的帆像风车那样安装在探测器的周围，总面积达S=104 m2，并始终保持正对着太阳.通过帆上的反光膜反射太阳光，利用太阳光对帆的压力使探测器得到加速.该探测器的总质量为m=500 kg.它所在的区域内每平方米面积上获得的太阳光功率为P=1 kW，设反光膜能将太阳光全部反射.求：（1）太阳光对帆的总压力F是多大？（2）在太阳光的作用下，该探测器的速度每天可以增大多少？ 答案：(1)0.066 7 N     (2)11.5 m/s解析:(1)设探测器的帆在时间t内接收到的光子总数为n，则PSt=nE，其中E是每个光子的能量；对这些光子用动量定理，设它们受到的总作用力是F，则Ft=n·2p，其中p是每个光子的动量，而E=pc； 由以上得F=2带入数据得F=0.066 7 N根据牛顿第三定律，太阳光对帆的总压力也是F=0.066 7 N.(2)在一天时间内对探测器用动量定理Ft=mΔv，得Δv=11.5 m/s.

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