【題目】離子發(fā)動(dòng)機(jī)是利用電能加速工質(zhì)(工作介質(zhì))形成高速射流而產(chǎn)生推力的航天器發(fā)動(dòng)機(jī)。其原理如圖所示,首先電子槍發(fā)射出的高速電子將中性推進(jìn)劑離子化(即電離出正離子),正離子被正、負(fù)極柵板間的電場(chǎng)加速后從噴口噴出,從而使飛船獲得推進(jìn)或姿態(tài)調(diào)整的反沖動(dòng)力。這種發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng),適用于航天器的姿態(tài)控制、位置保持等。已知單個(gè)離子的質(zhì)量為m,電荷量為q、負(fù)極柵板間加速電壓為U,從噴口噴出的正離子所形成的電流為I忽略離子間的相互作用力,忽略離子噴射對(duì)衛(wèi)星質(zhì)量的影響。求

(1)離子經(jīng)電場(chǎng)加速后,從端口噴出時(shí)的速度大小v0;

(2)該發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的平均推力大小F。

(3)假設(shè)航天器的總質(zhì)量為M,正在以速度V1沿MP方向運(yùn)動(dòng),已知現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)方向與預(yù)定方向MNθ角,如圖所示。為了使飛船回到預(yù)定的飛行方向MN,飛船啟用推進(jìn)器進(jìn)行調(diào)整。如果沿垂直于飛船速度V1的方向進(jìn)行推進(jìn),且推進(jìn)器工作時(shí)間極短,為了使飛船回到預(yù)定的飛行方向,離子推進(jìn)器噴射出的粒子數(shù)N為多少?

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)由動(dòng)能定理得,解得:

(2) 對(duì)于單個(gè)離子,由動(dòng)量定理得

設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi),有n個(gè)粒子被噴出,則有

所以

(3)飛船方向調(diào)整前后,其速度合成矢量如圖所示

離子噴出過(guò)程中,系統(tǒng)的動(dòng)量守恒:

所以

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,a、bc、d為一邊長(zhǎng)為的正方形的頂點(diǎn)。電荷量均為q(q>0)的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別固定在a、c兩點(diǎn),靜電力常量為k。不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是( )

A. b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為

B. 過(guò)b、d點(diǎn)的直線位于同一等勢(shì)面上

C. 在兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,ac中點(diǎn)的電勢(shì)最低

D. b點(diǎn)從靜止釋放的電子,到達(dá)d點(diǎn)時(shí)速度為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船于2017420日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空,與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接前,“天舟一號(hào)”在距離地面約380km的圓軌道上飛行,已知地球同步衛(wèi)星距地面的高度約為36000km,則“天舟一號(hào)”( )

A. 線速度小于地球同步衛(wèi)星的線速度

B. 線速度小于第一宇宙速度

C. 向心加速度小于地球同步衛(wèi)星加速度

D. 周期大于地球自轉(zhuǎn)周期

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,河寬d =20m,小船要行駛到河對(duì)岸,P處為小船的正對(duì)岸位置,已知小船的劃行速度v1 =5m/s,水流速度v2 =3m/s 。下列說(shuō)法正確的是

A. 小船行駛到對(duì)岸P點(diǎn)的時(shí)間為4s

B. 小船行駛到對(duì)岸P點(diǎn)的時(shí)間為5s

C. 若水流速變大,小船行駛到對(duì)岸的最短時(shí)間變長(zhǎng)

D. 若水流速變大,小船行駛到對(duì)岸的最短時(shí)間不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示電路,R1為變阻器,R2為定值電阻,r為電源內(nèi)阻,且r>R2。若R1上的電功 率為P1,R2上的電功率為P2。以下敘述中正確的是(

A. 要使P1P2的和最大,必須使R1=r-R2

B. 要使P1最大,必須使R1= R2+r

C. 要使P2最大,必須使R2= R1+r

D. P1+ P2的最大值,由εr決定。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思維過(guò)程是下列哪一個(gè)( 。

A. 理想實(shí)驗(yàn)﹣理論推導(dǎo)﹣實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

B. 假想﹣理論推導(dǎo)﹣規(guī)律形成

C. 假想﹣理論推導(dǎo)﹣實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

D. 實(shí)驗(yàn)事實(shí)﹣假想﹣理論推導(dǎo)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一長(zhǎng)輕質(zhì)薄硬紙片置于光滑水平地面上,其上放質(zhì)量均為1kgA、B兩物塊,A、B與薄硬紙片之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1=0.3,μ2=0.2,水平恒力F作用在A物塊上,如圖所示已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g10m/s2下列說(shuō)法正確的是

A. F=1.5N,則A物塊所受摩擦力大小為1.5N

B. F=8N,則B物塊的加速度為4.0m/s2

C. 無(wú)論力F多大,A與薄硬紙片都不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

D. 無(wú)論力F多大,B與薄硬紙片都不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,細(xì)繩一端固定在墻上,另一端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球用固定在墻上的水平輕彈簧支撐,靜止時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角為53°(已知重力加速度為g,cos53°=0.6,sin 53°=0.8)下面說(shuō)法正確的是( 。

A. 小球靜止時(shí)彈簧的彈力大小為

B. 小球靜止時(shí)細(xì)繩的拉力大小為

C. 剪斷細(xì)繩瞬間小球的加速度為

D. 剪斷彈簧瞬間小球的加速度為

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】北京已成功申辦2022年冬奧會(huì)。如圖所示為部分冬奧會(huì)項(xiàng)目。下列關(guān)于這些冬奧會(huì)項(xiàng)目的研究中,可以將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn)的是

A. 研究速度滑冰運(yùn)動(dòng)員滑冰的快慢

B. 研究自由滑雪運(yùn)動(dòng)員的空中姿態(tài)

C. 研究單板滑雪運(yùn)動(dòng)員的空中轉(zhuǎn)體

D. 研究花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員的花樣動(dòng)作

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