阅读下面的资料:在经典力学中,动量(国际单位制中的单位为kg?m/s)表示为物体的质量和速度的乘积.和动量是状态量不同,冲量是一个过程量.一个恒力的冲量指的是这个力与其作用

◎ 题目

阅读下面的资料:
在经典力学中,动量(国际单位制中的单位为kg?m/s)表示为物体的质量和速度的乘积.和动量是状态量不同,冲量是一个过程量. 一个恒力的冲量指的是这个力与其作用时间的乘积.冲量表述了对质点作用一段时间的积累效应的物理量,是改变质点机械运动状态的原因. 冲量的量纲和单位都与动量一样.(kg m/s 或 N?s=Huygens Hy).
动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化量.
球的表面积公式S=4πR2球的体积公式V=
4
3
πR3其中R表示球的半径.
光子具有能量,也具有动量.光照射到物体表面时,会对物体产生压强,这就是“光压”.光压的产生机理如同气体压强:大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力,器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强.设太阳光每个光子的平均能量为E,太阳光垂直照射地球表面时,在单位面积上的辐射功率为P0.已知光速为c,则光子的动量为E/c.求:
(1)若太阳光垂直照射在地球表面,试计算时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内光子的总动量.
(2)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.当物体表面的反射系数为ρ时,则在每秒内照射到物体表面的全部n个光子中,有(1-ρ)n个被吸收而ρn个被反射.若太阳光垂直照射在地球表面反射系数为ρ、半径为r的某圆形区域内,则在时间t内照射到此区域的光子的总动量的变化量是多少?
(3)在第(2)问中太阳光在圆形区域表面产生的光压(用I表示光压)是多少?

◎ 答案

(1)在时间t内太阳光照射到面积为S的圆形区域上的总能量E=P0St,照射到此圆形区域的光子数n=
E
E

每个光子的动量是p=
E
c
,则到达地球表面半径为r的圆形区域的光子总动量P=nP=
πr2P0
c

(2)光子被完全反射时,每个光子动量的改变量△P0=2P,光子被吸收时每个光子动量的改变量是△P'0=P,
则时间t内光子总动量的该变量△P=ρn×2P+(1-ρ)×nP,则△P=(1+ρ)
πr2P0t
c

(3)设太阳光对此圆形区域表面的压力为F,根据动量定理得:Ft=△P,太阳光在圆形区域产生的光压I=
F
S
=(1+ρ)
P0
c

答:(1)时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内光子的总动量是p=
πr2P0t
c

(2)时间t内照射到此区域的光子的总动量的变化量是△p=(1+ρ)
πr2P0t
c

(3)太阳光在圆形区域表面产生的光压是I=(1+ρ)
P0
c

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“阅读下面的资料:在经典力学中,动量(国际单位制中的单位为kg?m/s)表示为物体的质量和速度的乘积.和动量是状态量不同,冲量是一个过程量.一个恒力的冲量指的是这个力与其作用…”主要考查了你对  【物质的三态及其基本特征】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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