物理量单位除了7个基本单位外,大都是根据定义或物理规律导出的,反过来,由导出单位推出公式或从已知物理量单位与所求量单位中寻找联系,理出解题思路。现略举两例。
例1:(《中华第一考》)根据量子理论,光子具有动量,光子的动量等于光子能量除以光速,即P=E/C。光照射到物体表面并被反射时,会对物体产生压强,这就是“光压”……设想利用太阳的光压将物体送到太阳系以外的空间去,当然只有当太阳对物体的光压超过了太阳对物体的万有引力才行。现如果有一种密度为1.0×103Kg/m3的物体做成的平板,它的刚性足够大,则当这种平板厚度较小时,它将能被太阳的光压送出太阳系。试估算这种平板的厚度应小于多少米?(计算结果保留两位有效数字)可设平板处于地球绕太阳公转轨道上,且平板表面所受的光压处于最大值,不考虑太阳系内各行星对平板影响。已知地球公转轨道上的太阳常数为1.4×103J/m2•S,地球绕太阳公转的加速度为5.9×103m/s2。
分析:设太阳常数为K,地球公转轨道半径为r,公转加速度为a,平板密度为p,质量为m,面积为s,厚度为d,时间t内入射到平板的光能为E,对平板产生的光压(力)为F,由k=1.4×103J/m3•s的单位导出能量公式E=KSt①,由动量定理Ft=Δp=2p/c②,由①②得F=2KS/C③。由光压>万有引力,万有引力提供平板公转向心力得:2KS/C>(Gm1m/r2=)ma④,再由密度单位Kg/m3⑤可以看出Kg与④,m3与厚度的联系,可导出m=ρ v=ρ sd⑤,由④⑤得,d<2K/ρ ac⑥,再把各物理量单位代入运算,检验是否为所求量单位,最后代入已知量得d<1.6×10-3m
例2:(2008年全国)己知地球半径约为6.4×106m,空气的摩尔质量约为29×10-3Kg/mol,一个标准大气压约为1.0×105Pa,利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下的体积为()
A.4×1016m3 B、4×1018m3 C、4×1020m3 D、4×1022m3
分析:由已知的摩尔质量单位Kg/mol中,mol和所求体积结合,联系任何气体在标准状态下的摩尔体积为22.4升/mol,因此求解的关键是求出空气总量中的mol数n,又已知大气压,由其单位N/m2及产生原因得P=Mg/s,M、S=4πr2均为总量,结合摩尔质量,求出mol数n,最后求出总体积:
V总=4πr2P/(29×10-3g)×22.4×10-3≈4×1018m3
收稿日期:2008-07-27