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现代科学发现，光对被照射物体确实具有力的作用，科学家正力图用这一原理制造“太阳帆”，用它为太空飞船提供动力，以实现星际旅行。吹动太阳帆的“风”，不再是吹动普通风帆的气流，而是太阳光形成的“光子流”。
由于光的压强非常小，即使太阳帆的面积非常大，飞船受到它的压力也是非常小的。但只要时间足够长，安装面积为 1.0×10⁴ m²的太阳帆的飞船，也可能在 1 个月后速度超过 2 倍声速，1年后可获得脱离太阳系的速度!
(1)这种“光子流”的速度为km/s。
(2)研究表明，在地球附近，一个正对着太阳的面积为 1.0×10⁶ m²的平整光亮表面所受到的太阳光的压力约为 9 N。太阳光对这个平面的压强为Pa。
(3)关于光的压力对太空中飞船的作用，下列说法中正确的是()。
A. 只有飞船的质量很小时，光的压力才能推动它
B. 光的压力可以使飞船加速前进
C. 光的压力最多可使飞船做匀速运动
D. 太空中光的压力可能被空气阻力所抵消
(4)在远离地球的太空，宇宙飞船中电气设备所需的电能较难补充，若将薄膜状的太阳能电池敷设在飞船巨大的太阳帆上，就能为飞船提供足够的电能。太阳帆上加装太阳能电池后，太阳能将转化成能和能。
现代科学发现，光对被照射物体确实具有力的作用，科学家正力图用这一原理制造“太阳帆”，用它为太空飞船提供动力，以实现星际旅行。吹动太阳帆的“风”，不再是吹动普通风帆的气流，而是太阳光形成的“光子流”。
由于光的压强非常小，即使太阳帆的面积非常大，飞船受到它的压力也是非常小的。但只要时间足够长，安装面积为 1.0×10⁴ m²的太阳帆的飞船，也可能在 1 个月后速度超过 2 倍声速，1年后可获得脱离太阳系的速度!
(1)这种“光子流”的速度为km/s。
(2)研究表明，在地球附近，一个正对着太阳的面积为 1.0×10⁶ m²的平整光亮表面所受到的太阳光的压力约为 9 N。太阳光对这个平面的压强为Pa。
(3)关于光的压力对太空中飞船的作用，下列说法中正确的是()。
A. 只有飞船的质量很小时，光的压力才能推动它
B. 光的压力可以使飞船加速前进
C. 光的压力最多可使飞船做匀速运动
D. 太空中光的压力可能被空气阻力所抵消
(4)在远离地球的太空，宇宙飞船中电气设备所需的电能较难补充，若将薄膜状的太阳能电池敷设在飞船巨大的太阳帆上，就能为飞船提供足够的电能。太阳帆上加装太阳能电池后，太阳能将转化成能和能。
答案
$3×10^{5}$
$9×10^{-6}$
B
机械（动）
电
$9×10^{-6}$
B
机械（动）
电
解析
【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
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
1. 能量既不会凭空产生，也不会，它只会从一种形式转化为，或者从一个物体转移到，在转化或转移的过程中，保持不变。这就是能量守恒定律。
答案
凭空消失
另一种形式
另一个物体
能量的总量
另一种形式
另一个物体
能量的总量
解析
【分析】
这道题是对能量守恒定律原文内容的直接考查，解题思路是回忆能量守恒定律的完整表述，然后将表述内容与题目中的空缺部分一一对应。首先明确能量守恒定律的核心内容：能量的产生与消失的特性、转化和转移的对象，以及过程中的不变量，再依次填入对应空缺处。
【解析】
根据能量守恒定律的完整表述：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。因此依次填入各空的内容为：凭空消失、另一种形式、另一个物体、能量的总量。
【答案】
凭空消失；另一种形式；另一个物体；能量的总量
【知识点】
能量守恒定律
【点评】
本题属于基础记忆类题目，直接考查能量守恒定律的原文内容，是理解能量转化与转移规律的基础，要求学生准确识记定律表述，为后续相关物理知识的学习奠定基础。
【难度系数】
0.9
这道题是对能量守恒定律原文内容的直接考查，解题思路是回忆能量守恒定律的完整表述，然后将表述内容与题目中的空缺部分一一对应。首先明确能量守恒定律的核心内容：能量的产生与消失的特性、转化和转移的对象，以及过程中的不变量，再依次填入对应空缺处。
【解析】
根据能量守恒定律的完整表述：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。因此依次填入各空的内容为：凭空消失、另一种形式、另一个物体、能量的总量。
【答案】
凭空消失；另一种形式；另一个物体；能量的总量
【知识点】
能量守恒定律
【点评】
本题属于基础记忆类题目，直接考查能量守恒定律的原文内容，是理解能量转化与转移规律的基础，要求学生准确识记定律表述，为后续相关物理知识的学习奠定基础。
【难度系数】
0.9
2. 从能的转化和守恒的观点来看，用热传递来改变物体的内能实际上是的过程，用做功方法来改变物体的内能实际上是的过程。
答案
能量转移
能量转化
能量转化
解析
【分析】
首先回忆能的转化和守恒的核心内容，明确能量转移和转化的区别：能量转移是能量的形式不变，从一个物体（或部分）到另一个物体（或部分）；能量转化是能量的形式发生改变。再结合改变内能的两种方式分析：热传递过程中，内能只是在物体间或物体内部转移，能量形式始终是内能；做功过程中，会伴随不同形式能量的转变，比如机械能与内能的相互转化。由此可确定两个空的答案。
【解析】
根据能的转化和守恒观点：
1. 热传递改变物体内能时，高温物体的内能通过热量的形式传递给低温物体，或在同一物体的高温部分传递到低温部分，整个过程中能量的形式没有发生变化，始终是内能，因此实际上是能量转移的过程；
2. 用做功方法改变物体内能时，例如摩擦生热是机械能转化为内能，气体膨胀做功是内能转化为机械能，能量的形式发生了改变，从一种形式的能转化为另一种形式的能，因此实际上是能量转化的过程。
【答案】
能量转移；能量转化
【知识点】
热传递改变内能、做功改变内能、能量守恒定律
【点评】
本题考查改变物体内能两种方式的本质，核心是区分能量转移（形式不变）和能量转化（形式改变）的差异，属于内能相关的基础概念题，需准确理解两种过程的能量变化特点。
【难度系数】
0.8
首先回忆能的转化和守恒的核心内容，明确能量转移和转化的区别：能量转移是能量的形式不变，从一个物体（或部分）到另一个物体（或部分）；能量转化是能量的形式发生改变。再结合改变内能的两种方式分析：热传递过程中，内能只是在物体间或物体内部转移，能量形式始终是内能；做功过程中，会伴随不同形式能量的转变，比如机械能与内能的相互转化。由此可确定两个空的答案。
【解析】
根据能的转化和守恒观点：
1. 热传递改变物体内能时，高温物体的内能通过热量的形式传递给低温物体，或在同一物体的高温部分传递到低温部分，整个过程中能量的形式没有发生变化，始终是内能，因此实际上是能量转移的过程；
2. 用做功方法改变物体内能时，例如摩擦生热是机械能转化为内能，气体膨胀做功是内能转化为机械能，能量的形式发生了改变，从一种形式的能转化为另一种形式的能，因此实际上是能量转化的过程。
【答案】
能量转移；能量转化
【知识点】
热传递改变内能、做功改变内能、能量守恒定律
【点评】
本题考查改变物体内能两种方式的本质，核心是区分能量转移（形式不变）和能量转化（形式改变）的差异，属于内能相关的基础概念题，需准确理解两种过程的能量变化特点。
【难度系数】
0.8
3. 水往低处流；空气不会自行聚拢；在烧杯中的水，不可能上面的水沸腾而下面的水结冰。这些事例都说明了一个问题，即：。
答案
能量的转移和转化是有方向性的
解析
【分析】
首先分析每个事例的物理本质：水往低处流是重力势能的自发转移过程，只能从高势能处向低势能处进行，无法自发反向；空气不会自行聚拢，反映出空气分子的能量分布不会自发从分散变为集中；烧杯中的水无法上沸腾下结冰，是因为热量只能自发从高温区域传向低温区域，不能逆向自发传递。需要从这些现象中归纳共性，它们都体现了能量的转移或转化过程具有特定的方向，不会自发违背该方向进行。
【解析】
1. 水往低处流：属于重力势能的自发转移，只能从高势能位置向低势能位置进行，无法自发反向完成；
2. 空气不会自行聚拢：空气分子的扩散过程是自发向更分散的方向进行，能量分布不会自发集中，体现了能量转移的方向性；
3. 烧杯中的水无法上沸下冰：热量的转移具有方向性，只能自发从高温区域传向低温区域，不会自发从低温区域转移到高温区域。
综合以上事例的共性，可得出结论：能量的转移和转化是有方向性的。
【答案】
能量的转移和转化是有方向性的
【知识点】
能量转移转化的方向性
【点评】
本题借助生活中常见的自然现象，考查对能量转移和转化方向性的理解。解题核心是透过现象挖掘物理本质，从不同事例中归纳共同规律，要求学生具备一定的分析与归纳能力。
【难度系数】
0.4
首先分析每个事例的物理本质：水往低处流是重力势能的自发转移过程，只能从高势能处向低势能处进行，无法自发反向；空气不会自行聚拢，反映出空气分子的能量分布不会自发从分散变为集中；烧杯中的水无法上沸腾下结冰，是因为热量只能自发从高温区域传向低温区域，不能逆向自发传递。需要从这些现象中归纳共性，它们都体现了能量的转移或转化过程具有特定的方向，不会自发违背该方向进行。
【解析】
1. 水往低处流：属于重力势能的自发转移，只能从高势能位置向低势能位置进行，无法自发反向完成；
2. 空气不会自行聚拢：空气分子的扩散过程是自发向更分散的方向进行，能量分布不会自发集中，体现了能量转移的方向性；
3. 烧杯中的水无法上沸下冰：热量的转移具有方向性，只能自发从高温区域传向低温区域，不会自发从低温区域转移到高温区域。
综合以上事例的共性，可得出结论：能量的转移和转化是有方向性的。
【答案】
能量的转移和转化是有方向性的
【知识点】
能量转移转化的方向性
【点评】
本题借助生活中常见的自然现象，考查对能量转移和转化方向性的理解。解题核心是透过现象挖掘物理本质，从不同事例中归纳共同规律，要求学生具备一定的分析与归纳能力。
【难度系数】
0.4
