离子推进器是新一代航天动力装置,可用于卫星姿态控制和轨道修正。推进剂从图中P处注入,在A处电离出正离子,BC之间加有恒定电压,正离子进入B时的速度忽略不计,经加速后形
◎ 题目
离子推进器是新一代航天动力装置,可用于卫星姿态控制和轨道修正。推进剂从图中P处注入,在A处电离出正离子,BC之间加有恒定电压,正离子进入B时的速度忽略不计,经加速后形成电流为I的离子束后喷出。已知推进器获得的推力为F,单位时间内喷出的离子质量为J。为研究问题方便,假定离子推进器在太空中飞行时不受其他外力,忽略推进器运动速度。 (1)求加在BC间的电压U; (2)为使离子推进器正常运行,必须在出口D处向正离子束注入电子,试解释其原因。 |
◎ 答案
解:(1)设一个正离子的质量为m、电荷量为q,加速后的速度为v,根据动能定理有: 设离子推进器在Δt时间内喷出质量为ΔM的正离子,并以其为研究对象,推进器ΔM的作用力F',由动量定理有:F'Δt=ΔMv 由牛顿第三定律知:F'=F 设加速后离子束的横截面积为S,单位体积内的离子数为n,则有: I=nqvS J=nmvS 两式相比可得: 又: 解得: (2)推进器持续喷出正离子束,会使带有负电荷的电子留在其中,由于库仑力作用,将严重阻碍正离子的继续喷出,电子积累足够多时,甚至会将喷出的正离子再吸引回来,致使推进器无法正常工作。因此,必须在出口D处发射电子注入到正离子束,以中和正离子,使推进器获得持续推力 |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“离子推进器是新一代航天动力装置,可用于卫星姿态控制和轨道修正。推进剂从图中P处注入,在A处电离出正离子,BC之间加有恒定电压,正离子进入B时的速度忽略不计,经加速后形…”主要考查了你对 【带电粒子在电场中的加速】 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。- 最新内容
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