離子推進(jìn)器的原理是先將氣體電離，然后用電場(chǎng)力將帶電的離子加速后噴出，以其反作用力推動(dòng)火箭。離子推進(jìn)器可簡化為由內(nèi)、外半徑分別為R1=R和R2=3R的同軸圓柱體構(gòu)成，分為電離區(qū)Ⅰ和加速區(qū)Ⅱ，電離區(qū)間充有稀薄氣體銫，且存在軸向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，內(nèi)圓柱表面可持續(xù)發(fā)射電子，電子碰撞銫原子使之電離。為了取得好的電離效果，從內(nèi)圓柱體表面發(fā)出的電子在區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)不能與外器壁碰撞（一接觸外器壁，電子便被吸收）。Ⅰ區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近零的初速度進(jìn)入兩端加有電壓U的Ⅱ區(qū)，離子被加速后從右側(cè)高速噴出，在出口處，燈絲發(fā)射的電子注入正離子束中，這種高速粒子流噴射出去，可推動(dòng)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)。已知銫離子的電荷量為q,質(zhì)量為m。
（1）求銫離子通過加速電壓后得到的速度大小v；
（2）若電子在垂直于圓柱軸線的截面內(nèi)沿與徑向成α=30°角的方向發(fā)射，為了取得更好的電離效果，求電子最大初始發(fā)射速度vm；（已知電子質(zhì)量m0，電荷量為e）
（3）若單位時(shí)間內(nèi)噴射出N個(gè)銫離子，求推進(jìn)器獲得的推力大小，并解釋燈絲C發(fā)射電子注入正離子束的作用。
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)；動(dòng)能定理的簡單應(yīng)用；動(dòng)量定理的內(nèi)容和應(yīng)用．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：205引用：2難度：0.5
相似題
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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(duì)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(chǎng)區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)成，其中∠OAB=60°，OD=OA．磁場(chǎng)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(chǎng)時(shí)，恰好不會(huì)從磁場(chǎng)邊界射出磁場(chǎng)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(duì)磁場(chǎng)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(chǎng)時(shí)的速度；
（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及磁場(chǎng)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(chǎng)，磁場(chǎng)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(duì)準(zhǔn)圓心O射入磁場(chǎng)，從b點(diǎn)折射出來，若α=60°，則帶電粒子射入磁場(chǎng)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(chǎng)，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(chǎng)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(chǎng)，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