(1)设一个正离子的质量为m,电荷量为q,加速后的速度为v,根据动能定理,有 qU ="=" mv2 ① 设离子推进器在Δt时间内喷出质最为ΔM的正离子,并以其为研究对象,推进器对ΔM的作用力为F′,由动量定理,有 F′Δt ="=" ΔMv ② 由牛顿第三定律知 F′ ="=" F ③ 设加速后离子束的横截面积为S,单位体积内的离子数为n,则有 I ="=" nqvS ④ J ="=" nmv S ⑤ 由④、⑤可得
又 ⑥ 解得 ⑦ (2)推进器持续喷出正离子束,会使带有负电荷的电子留在其中,由于库仑力作用将严重阻碍正离子的继续喷出。电子积累足够多时,甚至会将喷出的正离子再吸引回来,致使推进器无法正常工作。因此,必须在出口D处发射电子注入到正离子束,以中和正离子,使推进器获得持续推力。 评分标准: (1)16分 ,①、②、③、④、⑤式各2分,⑥式1分,⑦式5分; (2)6分,回答出“积累负电荷”给2分,回答出“阻碍正离子的继续喷出”或“将喷出的正离子再吸引圆来”给3分,噬答出“中和正离子,使推进器获得持续推力”给1分。 |