◎ 题目

美国宇航局的冥王星探测器“新地平线”今年初成功发射，预计2015年到达冥王星，有助于全面了解冥王星本身、太阳系形成的诸多谜团．“新地平线”号探测器使用了“离子发动机”推进技术，其原理是使探测器内携带的惰性气体氙（   13154 Xe）的中性原子变为一价离子，用电场加速这些氙离子，使其从探测器尾部喷出，利用反冲获得推动力．已知探测器上离子发动机向外喷射氙离子的等效电流I=0.64A，氙离子被喷出时的速度v=2.9×104 m/s．求： （1）“新地平线”号探测器得到的推动力F是多大？ （2）“新地平线”号探测器飞行9年到达坦普尔1号彗星，试估算探测器来回至少需带多少氙． （3）你认为为什么要选用氙？请任意说出一个理由．（基本电荷e=1.6×10-19C，原子质量单位1u=1.66×lO-27kg，1年=3.2×107s，结果保留两位有效数字）

◎ 答案

（1）设t=1s内产生的一价离子数为n个，则I= q t = ne t ． 根据动量定理F?△t=△p=nmv． 由以上两式得F= Imv e =0.025N． （2）探测器每秒发射的氙离子的质量为 nm t = Im e      探测器来回18年，需发射氙的总质量M= Im e t2=500kg  （3）①氙是惰性气体，性质稳定，比较安全；②氙的相对原子质量较大，在同样电压加速下得到的离子的动量较大；③没有天然放射性，使用安全；④在常温下是气态，便于贮存和传输． 答：（1）“新地平线”号探测器得到的推动力F是0.025N； （2）“新地平线”号探测器飞行9年到达坦普尔1号彗星，探测器来回至少需带500kg氙． （3）选用氙的理由：①氙是惰性气体，性质稳定，比较安全；②氙的相对原子质量较大，在同样电压加速下得到的离子的动量较大，速度较小；③没有天然放射性，使用安全；④在常温下是气态，便于贮存和传输．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“美国宇航局的冥王星探测器“新地平线”今年初成功发射，预计2015年到达冥王星，有助于全面了解冥王星本身、太阳系形成的诸多谜团．“新地平线”号探测器使用了“离子发动机”推进技…”主要考查了你对  【动量定理】，【电流】，【路端电压】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。