解答题 较难0.4 引用1 组卷880
卫星在一定高度绕地心做圆周运动时,由于极其微弱的阻力等因素的影响,在若干年的运行时间中,卫星高度会发生变化(可达之多),利用离子推进器可以对卫星进行轨道高度、姿态的调整。图甲是离子推进器的原理示意图:将稀有气体从O端注入,在A处电离为带正电的离子,带正电的离子飘入电极B、C之间的匀强加速电场(不计带正电的离子飘入加速电场时的速度),加速后形成正离子束,以很高的速度沿同一方向从C处喷出舱室,由此对卫星产生推力。D处为一个可以喷射电子的装置,将在电离过程中产生的电子持续注入由C处喷出的正离子束中,恰好可以全部中和带正电的离子。
(1)在对该离子推进器做地面静态测试时,若间的加速电压为U,正离子被加速后由C处喷出时形成的等效电流大小为I,产生的推力大小为F。已知每个正离子的质量为m,每个电子的电荷量为e求:
①单位时间内从D处注入的电子数;
②正离子的电荷量q;
(2)离子推进器所能提供的推力大小F与加速正离子所消耗的功率P之比,是衡量推进器性能的重要指标。已知间的加速电压为U,正离子的比荷为k。
①请推导F与P的关系式,并在图乙中绘制出图像;
②在加速正离子所消耗的能量相同的情况下,要使离子推进器提供的推力的冲量更大,可采取什么措施?
(1)在对该离子推进器做地面静态测试时,若间的加速电压为U,正离子被加速后由C处喷出时形成的等效电流大小为I,产生的推力大小为F。已知每个正离子的质量为m,每个电子的电荷量为e求:
①单位时间内从D处注入的电子数;
②正离子的电荷量q;
(2)离子推进器所能提供的推力大小F与加速正离子所消耗的功率P之比,是衡量推进器性能的重要指标。已知间的加速电压为U,正离子的比荷为k。
①请推导F与P的关系式,并在图乙中绘制出图像;
②在加速正离子所消耗的能量相同的情况下,要使离子推进器提供的推力的冲量更大,可采取什么措施?
21-22高三上·北京海淀·期末
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卫星在一定高度绕地心做圆周运动时,由于极其微弱的阻力等因素的影响,在若干年的运行时间中,卫星高度会发生变化(可达之多),利用离子推进器可以对卫星进行轨道高度、姿态的调整。离子推进器是利用电场将处在等离子状态的“工质”加速后向后喷出而获得前进的动力,原理如图所示:进入电离室的气体被电离成正离子,而后飘入电极A、B之间的匀强电场(离子初速度忽略不计),A、B间电压为U,使正离子加速形成离子束,在加速过程中推进器获得恒定的推力。设单位时间内飘入的正离子数目为n,离子质量为m,电荷量为q,加速正离子束所消耗的功率为P,引擎获得的推力为F,下列说法正确的是( )
A.正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小 |
B.离子推进器获得的平均推力大小 |
C.加速正离子束所消耗的功率 |
D.为提高能量的转换效率,要使尽量大,可以使用比荷更大的正离子作为推进器 |
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