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  • 1. (2023高二上·郑州期末) 2022年11月30日5时42分,历时6.5小时,神舟十五号对接在核心舱的前向口,中国两个航天员乘组在中国人自己的“太空家园”里留下了一张足以载入史册的太空合影。我国正进行太阳帆推进器和离子推进器的研究,宇宙飞船上携带面积很大反射率极高的太阳帆,太阳帆推进器利用太阳光作用在太阳帆的压力提供动力,离子推进器利用电场加速后的离子气体的反冲作用加速航天器。由量子理论可知每个光子的动量为 , 光子的能量为为光子的频率),调整太阳帆使太阳光垂直照射。已知真空中光速为c,光子的频率 , 普朗克常量h,太阳帆面积为S,时间t内太阳光垂直照射到太阳帆每平方米面积上的太阳光能为E,宇宙飞船的质量为M,所有光子照射到太阳帆上后全部被等速率反射。

    1. (1) 求时间t内作用在太阳帆的光子个数;
    2. (2) 求在太阳光压下宇宙飞船的加速度大小;
    3. (3) 若该飞船离开太阳系后通过加速电压U,加速N个质量为m的二价氧离子,通过反冲原理使宇宙飞船获得加速,不考虑发射粒子后飞船质量变化,元电荷为e。求发射N个氧离子后飞船的速度大小(以发射氧离子前飞船为参考系)。

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