衛(wèi)星在一定高度繞地心做圓周運動時,由于極其微弱的阻力等因素的影響,在若干年的運行時間中,衛(wèi)星高度會發(fā)生變化(可達(dá)15km之多),利用離子推進(jìn)器可以對衛(wèi)星進(jìn)行軌道高度、姿態(tài)的調(diào)整。圖是離子推進(jìn)器的原理示意圖:將稀有氣體從O端注入,在A處電離為帶正電的離子,帶正電的離子飄入電極B、C之間的勻強加速電場(不計帶正電的離子飄入加速電場時的速度),加速后形成正離子束,以很高的速度沿同一方向從C處噴出艙室,由此對衛(wèi)星產(chǎn)生推力。D處為一個可以噴射電子的裝置,將在電離過程中產(chǎn)生的電子持續(xù)注入由C處噴出的正離子束中,恰好可以全部中和帶正電的離子。
(1)在對該離子推進(jìn)器做地面靜態(tài)測試時,若BC間的加速電壓為U,正離子被加速后由C處噴出時形成的等效電流大小為I,產(chǎn)生的推力大小為F。已知每個正離子的質(zhì)量為m。
①試分析說明要在正離子出口D處注入電子的原因;
②求離子推進(jìn)器單位時間內(nèi)噴出的正離子數(shù)目N;
(2)若定義比推力f為單位時間內(nèi)消耗單位質(zhì)量的推進(jìn)劑所產(chǎn)生的推力,是衡量推進(jìn)器性能的重要參數(shù),請你指出一種增加離子推進(jìn)器比推力的方案。(電子的質(zhì)量可忽略不計,推進(jìn)劑的總質(zhì)量可視為正離子的總質(zhì)量)
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:180引用:2難度:0.3
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1.如圖所示,ABC為光滑的固定在豎直面內(nèi)的半圓形軌道,軌道半徑為R=0.4m,A、B為半圓軌道水平直徑的兩個端點,O為圓心.在水平線MN以下和豎直線OQ以左的空間內(nèi)存在豎直向下的勻強電場,電場強度E=1.0×106N/C.現(xiàn)有一個質(zhì)量m=2.0×10-2kg,電荷量q=2.0×10-7C的帶正電小球(可看作質(zhì)點),從A點正上方由靜止釋放,經(jīng)時間t=0.3s到達(dá)A點并沿切線進(jìn)入半圓軌道,g=10m/s2,不計空氣阻力及一切能量損失,求:
(1)小球經(jīng)過C點時對軌道的壓力大?。?br />(2)小球經(jīng)過B點后能上升的最大高度.發(fā)布:2024/12/29 20:0:1組卷:746引用:4難度:0.5 -
2.11H、12H、13H三個原子核,電荷均為e,質(zhì)量之比為1:2:3,如圖所示,它們以相同的初速度由P點平行極板射入勻強電場,在下極板的落點為A、B、C,已知上極板帶正電,原子核不計重力,下列說法正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/29 21:30:1組卷:372引用:5難度:0.6 -
3.如圖,在豎直平面內(nèi),一半徑為R的半圓形軌道與水平軌道在B點平滑連接.半圓形軌道的最低點為B、最點高為C,圓心為O.整個裝置處水平向左的勻強電場中.現(xiàn)讓一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球(可視為質(zhì)點),從水平軌道的A點靜止釋放,到達(dá)B點時速度為
.當(dāng)小球過C點時撤去電場,小球落到水平軌道上的D點.已知A、B間的距離為5gRR,重力加速度為g,軌道絕緣且不計摩擦和空氣阻力,求:103
(1)該勻強電場場強E的大小;
(2)A、D間的距離;
(3)小球經(jīng)過半圓形軌道某點P(圖中未畫出)時,所受合外力方向指向圓心O,求小球過P點時對軌道壓力的大?。?/h2>發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:55引用:2難度:0.7
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