【分析】
本题结合“太阳帆”的实际应用,考查光速、压强计算、力与运动的关系以及能量转化的知识,解题思路如下:
1. 第(1)问:“光子流”本质是光,光在真空中的速度是已知常量,进行单位换算即可得到答案;
2. 第(2)问:根据压强的定义式$p=\frac{F}{S}$,将题目给出的压力和受力面积代入公式计算即可;
3. 第(3)问:结合力与运动的关系分析各选项:力可以改变物体的运动状态,太空中接近真空,几乎没有空气阻力,光的压力持续作用会使飞船加速,据此判断选项正误;
4. 第(4)问:太阳帆利用光压为飞船提供动力,是太阳能转化为机械能;太阳能电池将太阳能转化为电能,据此确定能量转化形式。
【解析】
(1) 光子流属于光,光在真空中的速度为$3×10^8 m/s = 3×10^5 km/s$;
(2) 根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,已知压力$F=9N$,受力面积$S=1.0×10^6 m²$,则太阳光对平面的压强:
$p=\frac{F}{S}=\frac{9N}{1.0×10^6 m²}=9×10^{-6} Pa$;
(3) 对各选项分析:
A选项:力可以改变物体的运动状态,不管飞船质量大小,只要光的压力持续作用,就能推动飞船,故A错误;
B选项:光的压力对飞船施加了力的作用,根据力的作用效果,可使飞船加速前进,故B正确;
C选项:太空中几乎没有阻力,光的压力持续作用下,飞船会持续加速,并非最多做匀速运动,故C错误;
D选项:太空中是真空环境,没有空气阻力,故D错误;
因此选B;
(4) 太阳帆上加装太阳能电池后,太阳能通过光压转化为飞船的机械(动)能,同时太阳能电池将太阳能转化为电能,所以太阳能转化成机械(动)能和电能。
【答案】
(1) $3×10^5$
(2) $9×10^{-6}$
(3) B
(4) 机械(动);电
【知识点】
光速;压强计算;能量转化
【点评】
本题以“太阳帆”为背景,将物理知识与前沿科技结合,考查多个基础物理知识点,要求学生能将所学知识与实际应用联系起来,理解力的作用效果、压强公式以及能量转化的实质,难度适中。
【难度系数】
0.6