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(1)若太阳光垂直照射在地球表面,则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少?
(2)若太阳光垂直照射到地球表面,在半径为r的某圆形区域内被完全反射(即所有光子均被反射,且被反射前后的能量变化可忽略不计),则太阳光在该区域表面产生的光压(用I表示光压)是多少?
(3)有科学家建议利用光压对太阳帆的作用作为未来星际旅行的动力来源。一般情况下,太阳光照射到物体表面时,一部分会被反射,还有一部分被吸收。若物体表面的反射系数为ρ,则在物体表面产生的光压是全反射时产生光压的倍。设太阳帆的反射系数ρ=0.8,太阳帆为圆盘形,其半径r=15m,飞船的总质量m=100kg,太阳光垂直照射在太阳帆表面单位面积上的辐射功率P0=1.4kW,已知光速c=3.0×108m/s。利用上述数据并结合第(2)问中的结论,求太阳帆飞船仅在上述光压的作用下,能产生的加速度大小是多少?不考虑光子被反射前后的能量变化。(保留2位有效数字)

科目 物理   题型 综合题   难度 中等
知识点: 动量定理
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如图所示,AB为真空中相距为d的一对平行金属板,两板间的电压为U,一带电粒子从A板的小孔进入电场,粒子的初速度可视为零,经电场加速后从B板小孔射出。已知带电粒子的质量为m,所带电荷量为q。带电粒子所受重力不计。求:
(1)带电粒子从B板射出时的速度大小;
(2)带电粒子在电场中运动的时间。

如图所示,在固定的水平绝缘平板上有A、B、C三点,B点左侧的空间存在着场强大小为E,方向水平向右的匀强电场,在A点放置一个质量为m,带正电的小物块,物块与平板之间的摩擦系数为μ,若物块获得一个水平向左的初速度v0之后,该物块能够到达C点并立即折回,最后又回到A点静止下来。求:
(1)此过程中电场力对物块所做的总功有多大?
(2)此过程中物块所走的总路程s有多大?
(3)若进一步知道物块所带的电量是q,那么B、C两点之间的距离是多大?

如图,在xoy平面内,I象限中有匀强电场,场强大小为E,方向沿y轴正方向。在x轴的下方有匀强磁场,磁感强度大小为B,方向垂直于纸面向里,今有一个质量为m,电量为e的电子(不计重力),从y轴上的P点以初速度v0垂直于电场方向进入电场。经电场偏转后,沿着与x轴正方向成45°进入磁场,并能返回到原出发点P
求:(1)P点离坐标原点的距离h
(2)电子从P点出发经多长时间第一次返回P点.

如图所示,轻质弹簧右端与一质量为m的小物块固定连接,其左端与一质量为M(M=3m)的光滑框架固定连接。小物块位于框架中心位置时弹簧恰好处于原长状态;现设框架与小物块以共同速度v0沿光滑水平面向左匀速滑动。
(1)若框架与墙壁发生碰撞后速度立即变为零,但与墙壁不粘连,求框架脱离墙壁后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值。
(2)若框架与墙壁发生碰撞以一定速度反弹,在以后过程中弹簧的最大弹性势能为,求框架与墙壁碰撞时损失的机械能ΔE1.
(3)在(2)情形下试判定框架与墙壁能否发生第二次碰撞?若不能,说明理由。若能,试求出第二次碰撞时损失的机械能ΔE2。(设框架与墙壁每次碰撞前后速度大小之比不变)

如图所示,固定的半圆弧形光滑轨道置于水平方向的匀强电场和匀强磁场中,轨道圆弧半径为R,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,电场强度为E,方向水平向左.一个质量为m的小球(可视为质点)放在轨道上的C点恰好处于静止,圆弧半径OC与水平直径AD的夹角为.
求小球带何种电荷,电荷量是多少?并说明理由.
如果将小球从A点由静止释放,小球在圆弧轨道上运动时,对轨道的最大压力的大小是多少?

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