宇宙飞船进行长距离星际运行时,不能再用化学燃料,可采用一种新型发动机——离子发动机,在离子发动机中,由电极发射的电子射入稀有气体(如氙气),使其离子化,然后从静止开始经电场加速后,从飞船尾部高速连续喷出,利用反冲使飞船本身得到加速。如图14所示的离子推进器,推进剂从图中P处注入,在A处电离出正离子,BC之间加有恒定电压U,正离子进入B的速度忽略不计。

(1)经加速后形成等效电流为i的离子束喷出,且单位时间喷出的离子质量为j,已知推进器发射的功率为P,飞行器的质量为M,为研究问题方便,假定离子推进器在太空中飞行时不受其他外力,忽略推进器运动速度。求:

(i)喷出的正离子的比荷。

(ii)射出离子后飞行器开始运动的加速度。由于推进器持续喷出正离子束后会使带有负电荷的电子留在其中,由于库仑力的作用会严重阻碍正离子的喷出,为使离子推进器正常运行,必须在出口D处向正离子束注入什么电荷,才能使推进器获得持续推力。

(2)离子推进器是新一代航天动力装置,也可用于飞船姿态调整和轨道修正,假设总质量为M的卫星,正在以速度V沿OP方向运动,与x轴成60°,如图15所示。已知离子的质量为m,电荷量为q,为了使飞船尽快回到预定的飞行方向-Y,单位时间内离子推进器应向那个方向喷射出的粒子数最少?最少为多少?

                

 

 0  77515  77523  77529  77533  77539  77541  77545  77551  77553  77559  77565  77569  77571  77575  77581  77583  77589  77593  77595  77599  77601  77605  77607  77609  77610  77611  77613  77614  77615  77617  77619  77623  77625  77629  77631  77635  77641  77643  77649  77653  77655  77659  77665  77671  77673  77679  77683  77685  77691  77695  77701  77709  176998 

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