【題目】如圖所示為離子發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖：其原理是設(shè)法將惰性氣體（比如氙氣）電離，使中性的原子變成帶正電的離子，這些帶正電的氣體離子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速，以很高的速度沿同一方向噴出艙室，由此產(chǎn)生推力。由于單位時(shí)間內(nèi)噴出的氣體離子質(zhì)量很小，探測(cè)器得到的加速度會(huì)非常小，但經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間的加速，同樣可以得到很大的速度。假如探測(cè)器連同離子發(fā)動(dòng)機(jī)和氙氣的總質(zhì)量為M，每個(gè)氙離子的質(zhì)量為m，電量為q，加速電壓為U，離子加速后形成的電流強(qiáng)度為I，為研究問(wèn)題方便，假定離子推進(jìn)器在太空中飛行時(shí)不受其它外力，忽略推進(jìn)器運(yùn)動(dòng)速度，求：

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)噴出多少個(gè)氙離子；

(2)離子發(fā)動(dòng)機(jī)工作的初始階段，產(chǎn)生推力能使探測(cè)器產(chǎn)生的加速度大小；

(3)為使離子推進(jìn)器正常運(yùn)行，必須在有離子噴射的出口處用中和電子槍向正離子噴射電子，試解釋其原因。

【答案】(1)；(2)；(3)見(jiàn)解析

【解析】

(1)設(shè)單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)噴出n個(gè)離子，根據(jù)電流強(qiáng)度的定義可得

(2)在離子加速階段，由動(dòng)能定理得

解得

每個(gè)氙粒子動(dòng)量增量為mv，t時(shí)間內(nèi)

由動(dòng)量定理得

，

根據(jù)牛頓第二定律

F=Ma

聯(lián)立上述幾式，得

a=

(3)推進(jìn)器持續(xù)噴出正離子束，會(huì)使帶有負(fù)電荷的電子留在其中，由于庫(kù)侖力作用將嚴(yán)重阻礙正離子的繼續(xù)噴出。電子積累足夠多時(shí)，甚至?xí)䦟姵龅恼x子再吸引回來(lái)，致使推進(jìn)器無(wú)法正常工作。因此，必須注入電子以中和正離子，使推進(jìn)器獲得持續(xù)推力。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合S，給電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為θ，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ增大

B. 保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ不變

C. 斷開(kāi)S，將A板向B板靠近，則θ增大

D. 斷開(kāi)S，將A板向B板靠近，則θ減小

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，兩塊相同的金屬板長(zhǎng)為L,正對(duì)著水平放置，電壓U時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q 的帶電粒子，以水平速度從A點(diǎn)射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后從B點(diǎn)射出電場(chǎng)，A、B間的水平距離為L。不計(jì)重力影響。求

(1)帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t；

(2)A、B間豎直方向的距離 y；

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端連接一小物塊，O點(diǎn)為彈簧在原長(zhǎng)時(shí)物塊的位置．物塊由A點(diǎn)靜止釋放，沿粗糙程度相同的水平面向右運(yùn)動(dòng)，最遠(yuǎn)到達(dá)B點(diǎn)．在從A到B的過(guò)程中，物塊

A. 加速度先減小后增大

B. 經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的速度最大

C. 所受彈簧彈力始終做正功

D. 所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度

B. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度

C. c加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的c

D. b、c受到的萬(wàn)有引力大小不一定相等，但b、c的周期相等且大于a的周期

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】(8分)宇航員在地球表面以一定初速度豎直向上拋出一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球落回原處；若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球，需經(jīng)過(guò)時(shí)間5t小球落回原處。（取地球表面重力加速度g＝10m/s2，空氣阻力不計(jì)）

（1）求該星球表面附近的重力加速度g＇；

（2）已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星∶R地＝1∶4，求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M星∶M地。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】目前，我國(guó)在人工智能和無(wú)人駕駛技術(shù)方面已取得較大突破。為早日實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，某公司對(duì)汽車(chē)性能進(jìn)行了一項(xiàng)測(cè)試，讓質(zhì)量為m的汽車(chē)沿一山坡直線行駛。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，下坡時(shí)若關(guān)掉油門(mén)，則汽車(chē)的速度保持不變；若以恒定的功率P上坡，則從靜止啟動(dòng)做加速運(yùn)動(dòng)，發(fā)生位移s時(shí)速度剛好達(dá)到最大值vm。設(shè)汽車(chē)在上坡和下坡過(guò)程中所受阻力的大小分別保持不變，下列說(shuō)法正確的是

A. 關(guān)掉油門(mén)后的下坡過(guò)程，汽車(chē)的機(jī)械能守恒

B. 關(guān)掉油門(mén)后的下坡過(guò)程，坡面對(duì)汽車(chē)的支持力的沖量為零

C. 上坡過(guò)程中，汽車(chē)速度由增至，所用的時(shí)間可能等于

D. 上坡過(guò)程中，汽車(chē)從靜止啟動(dòng)到剛好達(dá)到最大速度vm，所用時(shí)間一定小于

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一列沿x軸以5m/s的速度傳播的簡(jiǎn)諧橫波，時(shí)刻的波形如圖所示，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為3. 5m、2. 5 m。已知時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向，則下列說(shuō)法正確的是

A.波的傳播方向沿x軸負(fù)方向

B.質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的周期為0. 8 s

C.0～3. 4 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)Q的路程為17 cm

D.時(shí)刻起質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q先回到平衡位置

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A.若長(zhǎng)為L、電流為I的導(dǎo)線在某處受到的磁場(chǎng)力為F，則該處的B=

B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零

C.由可知，B與F成正比，與IL成反比

D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是小磁針靜止時(shí)S極所受磁場(chǎng)力的方向

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案