離子發(fā)動機(jī)是利用電能加速工作介質(zhì)形成高速射流而產(chǎn)生推力的航天器發(fā)動機(jī)，其原理示意圖如圖所示。其原理如下：首先系統(tǒng)將等離子體從下方以恒定速率v1向上射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(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(dāng)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(jìn)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(yīng)強(qiáng)度大小為B2，放在下極板A處的離子放射源能夠按角度均勻發(fā)射且速率相等的正離子，離子放射源發(fā)出的正離子速度與下極板夾角θ（0°≤θ≤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MN、PQ之間的電場加速后從柵電極PQ噴出，在加速正離子的過程中探測器獲得反向推力。已知正離子的質(zhì)量為m,電荷盤為q,下極板上A處到右端的距離為d,不計離子重力、粒子間相互作用忽略相對論效應(yīng)。求：
（1）柵極MN、PQ間形成的穩(wěn)定電場的電勢差U；
（2）在A處的正離子的速度大小v2與從柵電極PQ噴出時的速度大小v3；
（3）因區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場發(fā)生故障，導(dǎo)致區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?.8倍并分布在整個區(qū)域Ⅱ中，求能直接進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的離子與A處發(fā)射離子總數(shù)的比值。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：40引用：1難度：0.2
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時間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓，已知t=0時刻進(jìn)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(jìn)入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度；
（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時刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運動的時間。
發(fā)布：2024/12/30 0:0:1組卷：80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點對準(zhǔn)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(qiáng)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
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