题目内容
【题目】对于同一物理问题常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。
（1）质量为M(不包括炮弹的质量）的玩具炮可以在光滑水平面自由滑动，现沿水平方向以相对地面的速度v0发射一颗质量为m的炮弹，求炮车的反冲速度大小及发射过程中至少消耗的化学能。
（2）离子推进器也是利用反冲原理工作的，其原理如图所示。推进剂氙原子从P处注入腔
室C后，被电子枪G射出的电子碰撞而电离，成为带正电的氙离子。氙离子从腔室C中飘移过栅电极A的速度大小可忽略不计。氙离子保持恒定流量进入A、B间的加速电场，在栅电极A、B之间的电场中加速，并从栅电极B喷出，从而飞船获得推力。忽略推进器运动速度。己知栅电极A、B之间的电压为U，氙离子的质量为m。单位时间内喷出的离子数量为n，经加速后形成电流强度为I的离子束后喷出。求推进器获得的推力F1。
（3）—对正负电子湮灭时产生两个同频率的光子，光子向某个方向喷出时，发射光子的装 置也能得动力，这就是“光子火箭”。若核反应能够持续不断行，单位时间内有n对正负电子湮灭，所有光子通过特殊装置后向同一个方向出，求该‘‘光子火箭”产生的推力F2。己知光子能量与动量的关系为
，其中 c为真空中的光速，h为普朗克常量。正、负电子质量均为m
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】 （1）由动量守恒定律可知：0=Mv-mv0，
解得： 
（2）由题意可知：M=2ntm
由动量定理：F1t=Mv
由动能定理： 
其中I=nq，
解得： 
（3）由动量定理： 
解得：F2=4nmc
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