Question

【题目】静止在太空的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度。已知飞行器的质量为M ，发射的是2价氧离子，发射功率为 P ，加速电压为 U ，每个氧离子的质量为 m ，单位电荷的电量为 e ，不计发射氧离子后飞行器质量的变化。求：

（1）射出的氧离子速度；

（2）每秒钟射出的氧离子数；

（3）射出离子后飞行器开始运动的加速度。

Answer 1

【答案】（1） ，（2） N=，（3）

【解析】

试题分析：（1）以氧离子为研究对象，根据动能定理，有

ΔEk=mv2=qU=2eU ①

所以，氧离子速度为．

（2）设每秒钟射出的氧离子数为N，则发射功率可表示为

P=NΔEk=2NeU ②

所以，氧离子数为N=．

（3）以氧离子和飞行器为系统，设飞行器的反冲速度为V，根据动量守恒定律∑mv-MV=0,

有NΔtmv=MV ③

所以，飞行器的加速度为a===．