離子發(fā)動機是利用電能加速工質(zhì)（工作介質(zhì)）形成高速粒子流而產(chǎn)生推力的航天器發(fā)動機．其原理如圖所示：首先系統(tǒng)將等離子體經(jīng)系統(tǒng)處理后，從下方以恒定速率v1向上射入有磁感應強度大小為B1，方向垂直紙面向里的勻強磁場的區(qū)域Ⅰ內(nèi)．柵電極MN和PQ間距為d（柵電極是多孔薄金屬板，帶電微粒能自由通過），當柵電極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場后，自動關(guān)閉區(qū)域Ⅰ系統(tǒng)（關(guān)閉粒子進入通道、撤去磁場）．間距為D的兩水平放置極板間為區(qū)域Ⅱ，區(qū)域Ⅱ中僅在直徑為D的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的磁場，磁感應強度大小為B2，放在下極板A處的粒子放射源能夠發(fā)射速率相等的正離子，離子放射源發(fā)出的正離子速度方向與下極板夾角為α（0°≤α≤180°），正離子經(jīng)過該磁場區(qū)域后形成寬度為D的平行粒子束，經(jīng)過柵電極MM、PQ之間的電場中加速后從柵電極PQ噴出，在上述正離子的運動過程中探測器獲得反向推力。已知正離子的質(zhì)量為m,電荷量為q（不計各種粒子之間相互作用、正負離子、等離子體的重力，不計相對論效應）。求：
（1）求在A處發(fā)射的正離子的速度大小v2；
（2）若正離子經(jīng)過區(qū)域Ⅰ加速后，離開PQ的速度大小為2v2，求v1與v2的關(guān)系；
（3）若在第（2）問的情況下，假設航天器的總質(zhì)量為M，正在以速度v運動，發(fā)現(xiàn)運動方向偏離預定方向θ角，如圖丙所示，為了使飛船回到預定的飛行方向，飛船啟用推進器沿垂直于飛船速度的方向進行推進調(diào)整，且推進器工作時間極短，求離子推進器噴射出的粒子數(shù)N。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：36引用：1難度：0.5
相似題
-
1．如圖1所示，在xOy坐標系中，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時間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓，已知t=0時刻進入兩板間的粒子，在t0時刻射入磁場時，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時刻進入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度；
（2）勻強磁場的磁感應強度的大小及磁場區(qū)域的面積；
（3）t=t0時刻進入兩板間的帶電粒子在勻強磁場中運動的時間。
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)有磁感應強度為B的勻強磁場，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點對準圓心O射入磁場，從b點折射出來，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磁場，AB邊長為L，∠CAB=30°，∠B=90°，D是AB邊的中點?，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
把好題分享給你的好友吧~~