题目内容

离子发动机是一种新型空间发动机，它能给卫星轨道纠偏或调整姿态提供动力，其中有一种离子发动机是让电极发射的电子撞击氙原子，使之电离，产生的氙离子经加速电场加速后从尾喷管喷出，从而使卫星获得反冲力，这种发动机通过改变单位时间内喷出离子的数目和速率，能准确获得所需的纠偏动力．假设卫星(连同离子发动机)总质量为M，每个氙离子的质量为m，电量为q，加速电压为U，设卫星原处于静止状态，若要使卫星在离子发动机起动的初始阶段能获得大小为F的动力，则发动机单位时间内应喷出多少个氙离子？此时发动机动发射离子的功率为多大？

答案：
解析：

　　设离子喷出尾喷管时的速度为v，单位时间内喷出n个离子，则Δt时间内喷出离子数为nΔt，由动量定理得

　　在发射离子过程中，卫星和发射出的离子系统，动量守恒，设喷出离子总质量为Δm，则有Δmv＝(M－Δm)v星　∵Δmm　∴v．

　　

　　


练习册系列答案
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“离子发动机”是一种新型的宇宙飞船用的发动机，其原理是设法使探测器内携带的惰性气体氙（）的中性原子变为一价离子，然后用电场加速这些氙离子使其高速从探测器尾部喷出，利用反冲使探测器得到推动力．由于单位时间内喷出的气体离子质量很小，飞船得到的加速度将非常小，但经过足够长时间的加速，同样可以得到很大的速度，某探测器使用了“离子发动机”技术，已知离子发动机向外喷射氙离子的等效电流大小为I=0.64A，氙离子的荷质比（电荷量与质量之比）为K=e/m=7.2×105C/kg，气体离子被喷出时的速度是v=3.0×104m/s，求：

（1）这台离子发动机的功率为多大？

（2）该探测器要到达的目的地是博雷利彗星，计划飞行3年（9.46×107秒），试估算载有该探测器的宇宙飞船所需携带的氙的质量是多少？

（3）你认为要选用氙的理由是什么？请说出一个理由．

 
“离子发动机”是一种新型的宇宙飞船用的发动机，其原理是设法使探测器内携带的惰性气体氙（）的中性原子变为一价离子，然后用电场加速这些氙离子使其高速从探测器尾部喷出，利用反冲使探测器得到推动力．由于单位时间内喷出的气体离子质量很小，飞船得到的加速度将非常小，但经过足够长时间的加速，同样可以得到很大的速度，某探测器使用了“离子发动机”技术，已知离子发动机向外喷射氙离子的等效电流大小为I=0.64A，氙离子的荷质比（电荷量与质量之比）为K=e/m=7.2×105C/kg，气体离子被喷出时的速度是v=3.0×104m/s，求：

（1）这台离子发动机的功率为多大？

（2）该探测器要到达的目的地是博雷利彗星，计划飞行3年（9.46×107秒），试估算载有该探测器的宇宙飞船所需携带的氙的质量是多少？

（3）你认为要选用氙的理由是什么？请说出一个理由．

 
“离子发动机”是一种新型的宇宙飞船发动机.其原理是将无色无味的惰性气体，比如氙充满一个由磁场环绕并有电子束通过的仓室，电子撞击气体原子，使中性的原子变成带正电的离子，这些离子由静止被电场加速，带有上万个微孔的电网将高速离子聚集到飞船的排气管，离子以1.7×104 km/s的高速穿过电网，由此产生推力，使引擎加速进入太空，尽管单位时间内喷出的气体离子质量很小，飞船得到的加速度也很小，但经过足够的时间加速，同样可以得到很大的速度.假如飞船的质量为m＝300 kg，所形成的离子的比荷k＝7.5×105 C/kg，气体离子高速喷出形成的等效电流I＝0.65 A，喷出速度为v＝3×104 m/s.求飞船获得的加速度．

“离子发动机”是一种新型的宇宙飞船发动机.其原理是将无色无味的惰性气体，比如氙充满一个由磁场环绕并有电子束通过的仓室，电子撞击气体原子，使中性的原子变成带正电的离子，这些离子由静止被电场加速，带有上万个微孔的电网将高速离子聚集到飞船的排气管，离子以1.7×104 km/s的高速穿过电网，由此产生推力，使引擎加速进入太空，尽管单位时间内喷出的气体离子质量很小，飞船得到的加速度也很小，但经过足够的时间加速，同样可以得到很大的速度.假如飞船的质量为m＝300 kg，所形成的离子的荷质比k＝7.5×105 C/kg，气体离子高速喷出形成的等效电流I＝0.65 A，喷出速度为v＝3×104 m/s.求飞船获得的加速度．

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