108年指考物理

單選題

第13-14題為題組

(          )13. 已知光子的動量p、能量E與光速c的關係為E=pc。有科學家提議可依此關係，利用太空船上裝置太陽帆吸收或反射光子來加速，以進行太空旅行。下列敘述何者錯誤？
(A)在相同條件下，完全吸收光子與完全反射光子的太陽帆，前者使太空船產生的加速度量值較大
(B)在其他條件不變下，太陽帆張開的面積愈大，太空船的加速度量值愈大
(C)在其他條件不變下，離太陽愈遠，太空船的加速度量值愈小
(D)該太空船利用太陽帆來增加動能時，其能量來自光子
(E)利用光子與太陽帆作用前後之動量變化，可計算該太空船的加速度量值。

(          )14. 假設一太空船連同太陽帆的總質量為公斤，其太陽帆面積為公尺2，帆上單位面積接受太陽來的光子功率為瓦特/公尺2。若太陽帆能夠將光子完全反射，則此太空船因為光子照射造成的最大加速度量值最接近下列何者？取真空中光速公尺/秒。

                                    

參考解答

13題

因為F(作用力)=dP(動量變化)*N(個數)/dT(時間)

吸收:N*m*(v-0)/dT=F       反射:N*m*(v-(-v))/dT=2F

可以得知

(A)為錯的

14題

可以算出

F=2*(1.5*10^3)*(1*10^6)/(3*10^8)=ma=1*10^3*a

a(加速度)=0.01(m/s^2)

所以答案(B)

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