目前正在運轉(zhuǎn)的我國空間站天和核心艙，搭載了一種全新的推進裝置——霍爾推力器．其工作原理簡化如下：由陰極逸出（初速度極小）的一部分電子進入放電室后，在電場力與磁場力的共同作用下被束縛在一定的區(qū)域內(nèi)，與推進劑工質(zhì)（氙原子）發(fā)生碰撞使其電離；電離后的氙離子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度很小，其運動可視為在軸向電場力作用下的直線運動，并最終被高速噴出，霍爾推力器由于反沖獲得推進動力．設(shè)某次核心艙進行姿態(tài)調(diào)整，開啟霍爾推力器，電離后的氙離子初速度為0，經(jīng)電壓為U的電場加速后高速噴出，單位時間內(nèi)噴出氙離子的數(shù)目為N．已知一個氙離子的質(zhì)量為m,電荷量為q,忽略離子間的相互作用力和電子能量的影響，求：
（1）氙離子噴出加速電場的速度v及其所形成的等效電流為I；
（2）霍爾推力器獲得的平均推力大小F；
（3）可以用離子推進器工作過程中產(chǎn)生的推力與電壓為U的電場對氙離子做功的功率的比值S來反映推進器工作情況．通過計算說明，如果要增大S可以采取哪些措施。

【考點】從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場中的問題；等效電流的計算；動能定理的簡單應(yīng)用；動量定理的內(nèi)容和應(yīng)用．

【答案】見試題解答內(nèi)容