试题详情
解答题 适中0.65 引用4 组卷579
“801所”设计的磁聚焦式霍尔推进器可作为太空飞船的发动机，其原理如下：系统捕获宇宙中大量存在的等离子体(由电量相同的正、负离子组成)经系统处理后．从下方以恒定速率v1,向上射入有磁感应强度为B1、垂直纸面向里的匀强磁场区域I内．当栅极MN、PQ间形成稳定的电场后．自动关闭区域I系统(关闭粒子进入通道、撤去磁场B1)．区域Ⅱ内有磁感应强度大小为B2、垂直纸面向外的匀强磁场，磁场右边界是直径为D、与上下极板相切的半圆(圆与下板相切于极板中央A)．放在A处的放射源能够向各个方向均匀发射速度大小相等的氙原子核，氙原子核经过该区域后形成宽度为D的平行氙粒子束，经过栅极MN、PQ之间的电场加速后从PQ喷出．在加速氙原子核的过程中探测器获得反向推力(不计氙原子核、等离子体的重力．不计粒子之间相互作用与相对论效应)．已知极板长RM=2D，栅极MN和PQ间距为d，氙原子核的质量为m、电荷量为q，求：
(1)当栅极MN、PQ间形成稳定的电场时，其电场强度E多大．
(2)氙原子核从PQ喷出时的速度大小v2．
(3)因区域Ⅱ内磁场发生器故障，导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中，求能进入区域I的氙原子核占A处发射粒子总数的百分比．

2018·湖南衡阳·三模
收藏试题 下载试题 加入试题篮
知识点：带电粒子在直边界磁场中运动基于速度选择器的质谱仪 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
类题推荐
离子发动机是利用电能加速工质（工作介质）形成高速射流而产生推力的航天器发动机。其原理如图所示，其原理如下：首先系统将等离子体从下方以恒定速率向上射入磁感应强度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ内。栅电极和间距为d，当栅电极、间形成稳定的电场后，自动关闭区域Ⅰ系统（关闭粒子进入通道、撤去磁场）。区域Ⅱ内有垂直纸面向外磁场，磁感应强度大小为，放在A处的离子放射源能够均匀发射任意角度且速率相等的正离子，正离子的质量为m，电荷量为q，正离子经过该磁场区域后形成宽度为D的平行粒子束，经过栅电极、之间的电场加速后从栅电极喷出，在加速正离子的过程中探测器获得反向推力。已知，不计离子重力、粒子间相互作用、等离子体间作用、相对论效应。求：
（1）栅极、间形成的稳定电场的电势差U；
（2）在A处的正离子的速度大小以及其从喷出时的速度大小；
（3）因区域Ⅱ内磁场发生故障，导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中，求能进入区域Ⅰ的正离子占A处发射离子总数的百分比。
离子发动机是利用电能加速工作介质形成高速射流而产生推力的航天器发动机，其原理示意图如图所示。其原理如下：首先系统将等离子体从下方以恒定速率向上射入磁感应强度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ内。栅电极MN和间距为d（栅电极是多孔薄金属板，带电微粒能自由通过），当栅电极MN、间形成稳定的电场后，自动关闭区域Ⅰ系统（关闭粒子进入通道、撤去磁场）。间距为d的两水平放置极板间为区域Ⅱ，区域Ⅱ中仅在直径为d的圆形区域内存在垂直纸面向外的磁场，磁感应强度大小为，放在下极板A处的离子放射源能够按角度均匀发射且速率相等的正离子，离子放射源发出的正离子速度与下极板夹角（），正离子经过该磁场区域后形成宽度为d的平行粒子束，经过栅电极MN、之间的电场加速后从栅电极喷出，在加速正离子的过程中探测器获得反向推力。已知正离子的质量为m，电荷盘为q，下极板上A处到右端的距离为d，不计离子重力、粒子间相互作用忽略相对论效应。求：
（1）栅极MN、间形成的稳定电场的电势差U；
（2）在A处的正离子的速度大小与从栅电极喷出时的速度大小；
（3）因区域Ⅱ内磁场发生故障，导致区域Ⅱ中磁感应强度变为原来的0.8倍并分布在整个区域Ⅱ中，求能直接进入区域Ⅰ的离子与A处发射离子总数的比值。
离子发动机是利用电能加速工质（工作介质）形成高速射流而产生推力的航天器发动机．其原理如图所示，其原理如下：首先系统将等离子体经系统处理后，从下方以恒定速率v1向上射入有磁感应强度为B1、方向垂直纸面向里的匀强磁场的区域I内，栅电极MN和PQ间距为d．当栅电极MN、PQ间形成稳定的电场后，自动关闭区域I系统（包括进入其中的通道、匀强磁场B1）．区域Ⅱ内有垂直纸面向外，磁感应强度大小为B2，放在A处的中性粒子离子化源能够发射任意角度，但速度均为v2的正、负离子，正离子的质量为m，电荷量为q，正离子经过该磁场区域后形成宽度为D的平行粒子束，经过栅电极MN、PQ之间的电场中加速后从栅电极PQ喷出，在加速正离子的过程中探测器获得反向推力（不计各种粒子之间相互作用、正负离子、等离子体的重力，不计相对论效应）．求：

（1）求在A处的正离子的速度大小v2；
（2）正离子经过区域I加速后，离开PQ的速度大小v3；
（3）在第（2）问中，假设航天器的总质量为M，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成角，如图所示．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．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？

组卷网是一个信息分享及获取的平台，不能确保所有知识产权权属清晰，如您发现相关试题侵犯您的合法权益，请联系组卷网

组卷
试题篮
我的