【分析】
1. 第(1)问:回忆光年的物理定义,明确其单位属性及代表的物理意义,光年是用于衡量宇宙中天体间距离的特殊长度单位。
2. 第(2)问:先根据光年的定义,结合光速、时间计算出地球到比邻星的距离;再利用速度公式$t=\frac{s}{v}$求出航天飞机的飞行时间,最后将时间单位换算为年。
3. 第(3)问:从计算得到的漫长飞行时间出发,联想宇宙的空间尺度、人类现有航天技术的局限性等角度总结启发。
【解析】
(1) 这里的l.y.(光年)是长度单位,它表示光在真空中一年内传播的距离。
(2) 具体计算步骤:
① 计算地球到比邻星的距离:
根据光年的定义,光速$c=3×10^8\ \mathrm{m/s}$,1年按360天计算,则
$s = 4.2 × 3 × 10^8\ \mathrm{m/s} × 360 × 24 × 3600\ \mathrm{s} = 3.90192 × 10^{16}\ \mathrm{m}$
② 已知航天飞机速度$v=20000\ \mathrm{m/s}$,由速度公式$t=\frac{s}{v}$得飞行时间:
$t = \frac{3.90192 × 10^{16}\ \mathrm{m}}{20000\ \mathrm{m/s}} = 1.95096 × 10^{12}\ \mathrm{s}$
③ 将时间单位换算为年:
$t = \frac{1.95096 × 10^{12}\ \mathrm{s}}{360 × 24 × 3600\ \mathrm{s/年}} ≈6.3 × 10^4$年
(3) 启发:宇宙的空间尺度极大,人类目前的航天技术难以实现恒星际航行,需要不断提升科技水平(合理即可)。
【答案】
(1) 长度;光在真空中一年内传播的距离
(2) $≈6.3 × 10^4$年
(3) 宇宙的空间尺度极大,人类目前的航天技术难以实现恒星际航行,需要不断提升科技水平(合理即可)
【知识点】
光年的概念、速度公式的应用、宇宙空间尺度
【点评】
本题结合天文场景考查物理概念与公式的应用,既巩固了对光年这一特殊长度单位的理解,又通过量化计算让学生直观感知宇宙的宏大,引导学生建立对宇宙空间的科学认知。
【难度系数】
0.6