【題目】靜電火箭推力器是利用電能加速工作介質(zhì)，形成高速射流，而產(chǎn)生推力的火箭發(fā)動機(jī)。圖1為其工作過程簡化圖：首先電子槍發(fā)射出的高速電子將電離區(qū)的中性推進(jìn)劑離子化（即電離出正離子），正離子被聚焦加速區(qū)的電場加速后從噴口噴出，從而使飛船獲得推進(jìn)或姿態(tài)調(diào)整的反沖動力。這種發(fā)動機(jī)壽命長，適用于航天器的姿態(tài)控制、位置保持和星際航行等。設(shè)每個離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，加速電壓為U，從噴口噴出的正離子所形成的電流為I。忽略電離區(qū)形成離子的初速度及離子間的相互作用力。求：

（1）離子經(jīng)電場加速后，從噴射口噴出時(shí)的速度大小v0；

（2）該發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的平均推力大小F。

（3）假設(shè)航天器的總質(zhì)量為M，正在以速度V1沿MP方向運(yùn)動，已知現(xiàn)在的運(yùn)動方向與預(yù)定方向MN成θ角，如圖2所示。為了使飛船回到預(yù)定的飛行方向MN，飛船啟用推進(jìn)器進(jìn)行調(diào)整。如果沿垂直于飛船速度V1的方向進(jìn)行推進(jìn)，且推進(jìn)器工作時(shí)間極短，忽略離子噴射對衛(wèi)星質(zhì)量的影響，離子推進(jìn)器噴射出的粒子數(shù)N為多少？

【答案】(1) (2) (3)

【解析】（1）由動能定理得Uq=mv02

所以 　

（2）對于單個離子，由動量定理得F0Δt=mv0

設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)，有n個粒子被噴出，則有F＝nF0

所以

（3）飛船方向調(diào)整前后，其速度合成矢量如圖所示；

離子噴出過程中，系統(tǒng)的動量守恒：Mv=Nmv0（M>>Nm）

所以 　

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】關(guān)于分子動理論和熱力學(xué)定律.下列說法正確的是______.

A.溫度升高，物體內(nèi)能就增大

B.內(nèi)能不同的物體，分子熱運(yùn)動的平均動能可能相同

C.氣體分子熱運(yùn)動的平均動能增大，氣體的壓強(qiáng)可能不變

D.分子間距離增大，分子間的相互作用力減小

E.氣體從單一熱源吸熱，可以全部用來對外做功

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，左側(cè)為一個固定在水平桌面上的半徑為R的半球形碗，碗口直徑AB水平，O點(diǎn)為球心，碗的內(nèi)表面及碗口光滑。右側(cè)是一個足夠長的固定光滑斜面。一根不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩跨過碗口及豎直固定的輕質(zhì)光滑定滑輪，細(xì)繩兩端分別系有可視為質(zhì)點(diǎn)的小球m1和物塊m2，且m1＞m2。開始時(shí)m1恰在A點(diǎn)，m2在斜面上且距離斜面頂端足夠遠(yuǎn)，此時(shí)連接m1、m2的細(xì)繩與斜面平行且恰好伸直，C點(diǎn)是圓心O的正下方。當(dāng)m1由靜止釋放開始運(yùn)動，則下列說法中正確的是

A. 在m1從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中，m1與m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

B. 當(dāng)m1運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)，m1的速率是m2速率的倍

C. m1不可能沿碗面上升到B點(diǎn)

D. m2沿斜面上滑過程中，地面對斜面的支持力始終保持恒定

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】圖示為某城市雕塑的一部分。將光滑的球擱置在豎直的高擋板AB與豎直的矮擋板CD之間，由于長時(shí)間作用，CD擋板的C端略向右偏過一些，C與AB擋板的距離始終小于球的直徑，則與C端未偏時(shí)相比

A. AB擋板的支持力變大，C端的支持力變大

B. AB擋板的支持力變大，C端的支持力變小

C. AB擋板的支持力變小，C端的支持力變大

D. AB擋板的支持力變小，C端的支持力變小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】夏天，從湖底形成的一個氣泡，在緩慢上升到湖面的過程中沒有破裂。若越接近水面，湖內(nèi)水的溫度越高，大氣壓強(qiáng)沒有變化，將氣泡內(nèi)看做理想氣體。則上升過程中，以下說法正確的是

A．氣泡內(nèi)氣體對外界做功

B．氣泡內(nèi)每個氣體分子的動能都變大

C．氣泡內(nèi)氣體從外界吸收熱量

D．氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)可能不變

E． 氣泡內(nèi)分子單位時(shí)間內(nèi)對氣泡壁單位面積的撞擊力減小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直虛線邊界左側(cè)為一半徑為R的光滑半圓軌道，O為圓心，A為最低點(diǎn)，C為最高點(diǎn)，右側(cè)同時(shí)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場．一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電小球從半圓軌道的最低點(diǎn)A以某一初速度開始運(yùn)動恰好能到最高點(diǎn)C，進(jìn)入右側(cè)區(qū)域后恰好又做勻速圓周運(yùn)動回到A點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，重力加速度為g．則

A. 小球在最低點(diǎn)A開始運(yùn)動的初速度大小為

B. 小球返回A點(diǎn)后可以第二次到達(dá)最高點(diǎn)C

C. 小球帶正電，且電場強(qiáng)度大小為

D. 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，ABCD為離水平地面高h＝0.8 m的水平矩形平臺，AB邊長LAB＝1 m，BC邊長LBC＝2.7 m，平臺表面光滑，某時(shí)刻一個質(zhì)量m1＝0.5 kg的小球從A點(diǎn)沿AD邊以初速度v0＝3 m/s開始運(yùn)動，同時(shí)對小球施加一個沿AB邊的水平恒力F＝4 N，當(dāng)小球到達(dá)BC邊上的P點(diǎn)時(shí)撤去外力F．在小球到達(dá)P點(diǎn)的同時(shí)，C點(diǎn)正下方E點(diǎn)處有一質(zhì)量為m2＝0.4 kg的滑塊在一個斜向上的外力F'作用下，以速度v在地面上沿EF開始勻速直線運(yùn)動，滑塊與水平地面動摩擦因數(shù)為．結(jié)果小球與滑塊恰好在EF邊上的Q點(diǎn)（未畫出）相遇．小球和滑塊均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力．取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6．求：

（1）小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；

（2）小球從開始運(yùn)動到與滑塊相遇經(jīng)歷的時(shí)間；

（3）滑塊運(yùn)動的速度v和外力F'的最小值．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，光滑且足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行地固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.20m，兩導(dǎo)軌的左端之間連接的電阻R=0.40Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg的金屬桿ab，位于兩導(dǎo)軌之間的金屬桿的電阻r=0.10Ω，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)．整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．現(xiàn)用一水平外力F水平向右拉金屬桿，使之由靜止開始運(yùn)動，在整個運(yùn)動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，若理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．求金屬桿開始運(yùn)動經(jīng)t=5.0s時(shí)，

A. 通過金屬桿的感應(yīng)電流的大小為1A，方向由b指向a

B. 金屬桿的速率為4m/s

C. 外力F的瞬時(shí)功率為1W

D. 0~5.0s內(nèi)通過R的電荷量為5C

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，小車上有一定滑輪，跨過定滑輪的輕繩上一端系一小球，另一端系在彈簧秤上，彈簧秤固定在小車上.開始時(shí)小車向右運(yùn)動，小球的懸繩與豎直方向的夾角為θ1，若小球的懸繩與豎直方向的夾角減小為θ2（θ1、θ2均保持不變），則夾角為θ2時(shí)與夾角為θ1時(shí)相比

A. 小車的加速度、彈簧秤讀數(shù)及小車對地面壓力均變大

B. 小車的加速度、彈簧秤讀數(shù)及小車對地面壓力均變小

C. 小車的加速度、彈簧秤讀數(shù)均變小，小車對地面的壓力不變

D. 小車的加速度、彈簧秤讀數(shù)均不變，小車對地面的壓力變大

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同步練習(xí)冊答案