離子推進(jìn)技術(shù)在太空探索中已有廣泛的應(yīng)用，其裝置可簡化為如圖（a）所示的內(nèi)、外半徑分別為R1和R2的圓筒，圖（b）為其側(cè)視圖。以圓筒左側(cè)圓心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿圓筒軸線向右為x軸正方向建立坐標(biāo)。在x=0和x=L處，垂直于x軸放置柵極，在兩圓筒間形成方向沿x軸正向、大小為E的勻強(qiáng)電場，同時(shí)通過電磁鐵在兩圓筒間加上沿x軸正方向、大小為B的勻強(qiáng)磁場。待電離的氙原子從左側(cè)柵極飄進(jìn)兩圓筒間（其初速度可視為零）。在內(nèi)圓筒表面分布著沿徑向以一定初速度運(yùn)動的電子源。氙原子被電子碰撞，可電離為一價(jià)正離子，剛被電離的氙離子的速度可視為零，經(jīng)電場加速后從柵極射出，推進(jìn)器獲得反沖力。已知單位時(shí)間內(nèi)剛被電離成氙離子的線密度（沿x軸方向單位長度的離子數(shù)）λ=k（L-x），其中k為常量，氙離子質(zhì)量為M，電子質(zhì)量為m,電子元電荷量為e,不計(jì)離子間、電子間相互作用。
（1）在x處的一個(gè)氙原子被電離，求其從右側(cè)柵極射出時(shí)的動能；
（2）要使電子不碰到外筒壁，求電子沿徑向發(fā)射的最大初速度；
（3）若在x～x+Δx的微小區(qū)間內(nèi)被電離的氙離子從右側(cè)柵極射出時(shí)所產(chǎn)生的推力為ΔF，求ΔFΔx～x的關(guān)系式，并畫出ΔFΔx～x的圖線；
（4）求推進(jìn)器所受的推力。
λ
=
k
（
L
-
x
）
ΔF
Δ
x
～
x
ΔF
Δ
x
～
x
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：156引用：3難度：0.3
相似題
-
1．如圖1所示，在xOy坐標(biāo)系中，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱，極板長度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)成，其中∠OAB=60°，OD=OA．磁場方向垂直于xOy平面向里，D、A位于y軸上。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右接連發(fā)射質(zhì)量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子，現(xiàn)在0～3t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓，已知t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的粒子，在t0時(shí)刻射入磁場時(shí)，恰好不會從磁場邊界射出磁場區(qū)域且圓心在x軸上，上述l、m、q、t0為已知量，U0=
，不考慮P、Q兩板電壓的變化對磁場的影響，也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響，求：ml2qt02
（1）t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子射入磁場時(shí)的速度；
（2）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及磁場區(qū)域的面積；
（3）t=t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的時(shí)間。
發(fā)布：2024/12/30 0:0:1組卷：79引用：2難度：0.7 -
2．如圖，半徑為d的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場垂直圓所在的平面。一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子從圓周上a點(diǎn)對準(zhǔn)圓心O射入磁場，從b點(diǎn)折射出來，若α=60°，則帶電粒子射入磁場的速度大小為（ ?。?/h2>發(fā)布：2025/1/6 0:30:5組卷：272引用：2難度：0.6 -
3．如圖所示，三角形ABC內(nèi)有垂直于三角形平面向外的勻強(qiáng)磁場，AB邊長為L，∠CAB=30°，∠B=90°，D是AB邊的中點(diǎn)?，F(xiàn)在DB段上向磁場內(nèi)射入速度大小相同、方向平行于BC的同種粒子（不考慮粒子間的相互作用和粒子重力），若從D點(diǎn)射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場，則AC邊上有粒子射出的區(qū)域長度為（ ?。?/h2>發(fā)布：2025/1/3 0:30:3組卷：300引用：1難度：0.5
相關(guān)試卷