摘要： 宇宙飞船是人类进行空间探索的重要设备.当飞船升空进入轨道后.由于各种原因经常会出现不同程度的偏离轨道现象.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.其原理如图1所示.首先推进剂从图中的P处被注入.在A处被电离出正离子.金属环B.C之间加有恒定电压.正离子被B.C间的电场加速后从C端口喷出.从而使飞船获得推进或姿态调整的反冲动力. 假设总质量为M的卫星.正在以速度V沿MP方向运动.已知现在的运动方向与预定方向MN成θ角.如图2所示.为了使飞船回到预定的飞行方向MN.飞船启用推进器进行调整. 已知推进器B.C间的电压大小为U.带电离子进入B时的速度忽略不计.经加速后形成电流强度为I的离子束从C端口喷出. 图1 若单个离子的质量为m.电量为q.忽略离子间的相互作用力.忽略空间其他外力的影响.忽略离子喷射对卫星质量的影响.请完成下列计算任务: (1)正离子经电场加速后.从C端口喷出的速度v是多大? (2)推进器开启后飞船受到的平均推力F是多大? (3)如果沿垂直于飞船速度V的方向进行推进.且推进器工作时 间极短.为了使飞船回到预定的飞行方向.离子推进器喷射 出的粒子数N为多少? 解析:(1)qU =mv2 v= (2)以t秒内喷射的离子(nm)为研究对象.应用动量定理有: ·t=nmv 又∵ I=nq/t ∴=I ∴由牛顿第三定律知.飞船受到的平均反冲力大小也为I-- (3) 飞船方向调整前后.其速度合成矢量如图所示: ∴ ΔV=Vtanθ ∵ 系统总动量守恒 ∴ MΔV=N m v --------- ∴ N=MΔV/mv =---------- 三年联考题汇编 电场题组二

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