【物理】物理微元法解决物理试题试题类型及其解题技巧及解析.docx

d的水流以速度v垂直射到要切割的
P,那么钢板受到水的冲力大小为
2
d v
2 2
d v
d2v
2 2
D. - d v
4
【物理】物理微元法解决物理试题试题类型及其解题技巧及解析
一、微元法解决物理试题
横截面积
为S=,且光子全部被该物体吸收,求激光束对该
物体产生的光压 Po的大小；
,科学家设想在遥远的宇宙探测中,可以用光压为动
力使航天器加速,这种探溅器被称做 太阳帆设计中的某个太阳帆,在其运行轨道的某
一阶段,正在朝远离太阳的方向运动,
2X 100kg,引力常量G=7X 101Nm2/kg2,太阳向外辐射能量的总功率为 P=4X 1(26W,太阳光
照到太阳帆后有 80% m=50kg .考虑到太阳对探测器的
万有引力的影响,为了使由太阳光光压产生的推动力大于太阳对它的万有引力,太阳帆的
面积S至少要多大？(计算结果保存 1位有效数字)
【答案】(1)证实见解析；(2) a. F0 3,3Pa ； b. s 3 104m2
【解析】
【分析】
【详解】
(1)光子的能量E=mc2
c
E= h y= h ——
光子的动量p=mc可得
一小段时间At内激光器发射的光子数
P0Vt
光照射物体外表,由动量定理
F △t=np
产生的光压
1=—
S
解得
带入数据解得：
I=
(3)由(2)同理可知,当光 80%被反射,20%被吸收时,产生的光压
9P
I =
5cS
距太阳为r处光帆受到的光压
9P
I = 2
5c 4 r
太阳光对光帆的压力需超过太阳对探测器的引力
Mm
IS'> G —
r
20 cGMm
S'>
解得
9P
带入数据解得
S 3 104m2
【点睛】
考查光子的能量与动量区别与联系,掌握动量定理的应用,注意建立正确的模型是解题的
关键；注意反射的光动量变化为 2mv,吸收的光动量变化为 mv.
.如下图,一质量为 m= R= 沿圆弧缓慢运动到 B端(圆弧AB在竖直平面内).拉力 F大小不变始终为15N,方向始 终与物体所在位置的切线成 37° 60°, BD边竖直,g取
10m/(cos37 = ):
(1)拉力F做的功；
(2)重力mg做的功；
(3)圆弧面对物体的支持力 Fn做的功；
(4)圆弧面对物体的摩擦力 Ff做的功.
【答案】 (1) (2) -50J (3) 0 (4) -
【解析】
【分析】
【详解】
(1)将圆弧分成很多小段11、12、…、ln,拉力在每小段上做的功为 Wl、W2、…、Wn,因拉力
F大小不变,方向始终与物体所在位置的切线成 ,所以：
Wi=F1icos37； W2=F2cos37；…,Wn= F1ncos37 ； 所以拉力F做的功为：
WF W W2 Wn Fcos37 11 12 1n Fcos37 ?- R 20 J
3
(2)重力 mg 做的功 Wg= - mgR (1-cos60 ) =-50J.
(3)物体受到的支持力 Fn始终与物体的运动方向垂直,所以 Wf= 0.
(4)因物体在拉力F作用下缓慢移动,那么物体处于动态平衡状态,合外力做功为零,
所以 Wf+ WG+WFf= 0,
那么 WFf= — Wf- Wg=— +50J= — .
【点睛】
此题考查动能定理及功的计算问题,在求解 F做功时要明确虽然力是变力,但由于力和速
度方向之间的夹角始终相同,故可以采用“分割求和〞的方法求解.
.根据量子理论,,即 P=E/
射到物体外表并被反射时,会对物体产生压强,这就是 光压〞.光压是光的粒子性的典型
：由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.
(1)激光器发出的一束激光的功率为 P,光束的横截面积为
体外表时,试计算单位时间内到达物体外表的光子的总动量.
(2)假设该激光束被物体外表完全反射,试求出其在物体外表引起的光压表达式.
(3)设想利用太阳的光压将物体送到太阳系以外的空间去,当然这只须当太阳对物体的光 1