离子发动机是一种新型空间发动机,它能给卫星轨道纠偏或调整姿态提供动力,其中有一种了子发动机是让电极发射的电子撞击氙原子,使之电离,产生的氙离子经加速电场加速后从尾喷管喷出,从而使卫星获得反冲力,这种发动机通过改变单位时间内喷出离子的数目和速率,能准确获得所需的纠偏动力.假设卫星(连同离子发动机)总质量为,每个氙离子的质量为,电量为,加速电压为,设卫星原处于静止状态,,若要使卫星在离子发动机起动的初始阶段能获得大小为的动力,则
()发动机单位时间内应喷出多少个氙离子?
()此时发动机动发射离子的功率为多大?
()该探测器要到达的目的地是博协利彗星,计划飞行年().已知离子发动机向外喷射氙离子的等效电流大小为,氙离子的比荷 .试估算载有该探测器的宇宙飞船所需携带的氙的质量是多少千克?
高三物理解答题中等难度题
离子发动机是一种新型空间发动机,它能给卫星轨道纠偏或调整姿态提供动力,其中有一种了子发动机是让电极发射的电子撞击氙原子,使之电离,产生的氙离子经加速电场加速后从尾喷管喷出,从而使卫星获得反冲力,这种发动机通过改变单位时间内喷出离子的数目和速率,能准确获得所需的纠偏动力.假设卫星(连同离子发动机)总质量为,每个氙离子的质量为,电量为,加速电压为,设卫星原处于静止状态,,若要使卫星在离子发动机起动的初始阶段能获得大小为的动力,则
()发动机单位时间内应喷出多少个氙离子?
()此时发动机动发射离子的功率为多大?
()该探测器要到达的目的地是博协利彗星,计划飞行年().已知离子发动机向外喷射氙离子的等效电流大小为,氙离子的比荷 .试估算载有该探测器的宇宙飞船所需携带的氙的质量是多少千克?
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
航天器离于发动机原理如图所示,首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化 (即电离出正离子),正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出,从而使飞船获得推进或姿态调整的反冲动力。已知单个正离子的质量为m,电荷量为q,正、负极栅板间加速电压为U,从喷口喷出的正离子所形成的电流为I。忽略离子间的相互作用力,忽略离子喷射对卫星质量的影响。该发动机产生的平均推力F的大小为
A. B. C. D.
高三物理单选题困难题查看答案及解析
航天器离子发动机原理如图所示,首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化 (即电离出正离子),正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出,从而使飞船获得推进或姿态调整的反冲动力.已知单个正离子的质量为m,电荷量为q,正、负极栅板间加速电压为U,从喷口喷出的正离子所形成的电流为I.忽略离子间的相互作用力,忽略离子喷射对卫星质量的影响.该发动机产生的平均推力F的大小为
A. B. C. D.
高三物理单选题困难题查看答案及解析
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
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,出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,其原理如图甲所示,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。如图乙所示。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离子束从C端口喷出,
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
器喷射出的离子数N为多少?
高三物理计算题极难题查看答案及解析
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
宇宙飞船进行长距离星际运行时,不能再用化学燃料,可采用一种新型发动机——离子发动机,在离子发动机中,由电极发射的电子射入稀有气体(如氙气),使其离子化,然后从静止开始经电场加速后,从飞船尾部高速连续喷出,利用反冲使飞船本身得到加速。如图14所示的离子推进器,推进剂从图中P处注入,在A处电离出正离子,BC之间加有恒定电压U,正离子进入B的速度忽略不计。
(1)经加速后形成等效电流为i的离子束喷出,且单位时间喷出的离子质量为j,已知推进器发射的功率为P,飞行器的质量为M,为研究问题方便,假定离子推进器在太空中飞行时不受其他外力,忽略推进器运动速度。求:
(i)喷出的正离子的比荷。
(ii)射出离子后飞行器开始运动的加速度。由于推进器持续喷出正离子束后会使带有负电荷的电子留在其中,由于库仑力的作用会严重阻碍正离子的喷出,为使离子推进器正常运行,必须在出口D处向正离子束注入什么电荷,才能使推进器获得持续推力。
(2)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,假设总质量为M的卫星,正在以速度V沿OP方向运动,与x轴成60°,如图15所示。已知离子的质量为m,电荷量为q,为了使飞船尽快回到预定的飞行方向-Y,单位时间内离子推进器应向那个方向喷射出的粒子数最少?最少为多少?
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道.当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加速度,使卫星沿同步轨道运行.已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103m/s,某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103m/s,此时卫星的高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和同步轨道的夹角为30°,如图所示,发动机给卫星的附加速度的方向和大小不可能的为( )
A.西偏北方向,1.9×103m/s B.东偏南方向,1.9×103m/s
C.西偏北方向,2.7×103m/s D.东偏南方向,2.7×103m/s
高三物理选择题简单题查看答案及解析
由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道.当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加速度,使卫星沿同步轨道运行.已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103m/s,某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103m/s,此时卫星的高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和同步轨道的夹角为30°,如图所示,发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为( )
A.西偏北方向,1.9×103m/s B.东偏南方向,1.9×103m/s
C.西偏北方向,2.7×103m/s D.东偏南方向,2.7×103m/s
高三物理选择题中等难度题查看答案及解析