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考点67 动量定理的理解和应用 1
【动量定理的内容和表达式】 1
【用动量定理进行定性分析】 2
【应用动量定理的定量计算】 4
【应用动量定理计算平均冲力】 6
【动量定理与图像的综合】 8
【流体类“柱状模型”】 11
【微粒类“柱状模型”】 12
考点67 动量定理的理解和应用
【动量定理的内容和表达式】
1.关于动量和冲量,下列说法正确的是( )
A. 动量越大的物体受到的冲量越大 B. 冲量总是与物体动量方向相同
C. 冲量是物体动量变化的原因 D. 作用在静止物体上力的冲量总是为零
【答案】C
【解答】
A. 根据可知,冲量大引起动量变化量大,动量变化量大但物体的动量不一定大,故A错误;
B. 根据可知,冲量总是与物体动量变化量的方向相同,不一定与物体动量方向相同,故B错误;
C. 根据可知,冲量是引起动量变化的原因,故C正确;
D. 根据知,作用在静止物体上合力的冲量为零,但某个力的冲量不为零,故D错误。
故选C。
2.质量为的钢球自高处落下,以速度碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速度为。在碰撞过程中,地面对钢球的冲量的方向和大小为( )
A. 向下, B. 向上,
C. 向上, D. 向下,
【答案】B
【解答】解:选取竖直向下方向为正方向,根据动量定理得地面对钢球的冲量为:
,
则地面对钢球的冲量的方向向上,大小为。
故选:。
3.篮球竖直落下,与水平地面碰撞前速度大小为,碰后竖直反弹,速度大小为,已知篮球质量为,则篮球与地面碰撞过程中篮球所受合力的冲量大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解答】选取竖直向下方向为正方向,则,,根据动量定理得
地面对篮球的冲量,故大小为.
故A正确,BCD错误.
故选:.
【用动量定理进行定性分析】
4.有些码头常悬挂一些老旧轮胎,主要用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。原因是轮胎的弹性大,使得( )
A. 船舶靠岸过程中动量变化量比较小 B. 船舶靠岸的末动量比较小
C. 船舶靠岸过程冲量比较小 D. 船舶靠岸过程时间比较长
【答案】D
【解析】解:在码头上装橡皮轮胎,是为了延长作用时间,根据动量定理,时间延长,则码头与船的作用力减小,减少了对码头和船体的伤害,不是减小船舶靠岸过程中动量变化量,也无法减少船舶靠岸过程冲量,也不会影响船舶靠岸的末动量为零,故ABC错误,D正确。
故选:。
5.如图所示,某同学用电吹风垂直向圆盘吹风时,圆盘紧贴墙壁恰好不下滑则( )
A. 风对圆盘的冲量为零 B. 风对电吹风的冲量水平向右
C. 墙对圆盘的冲量竖直向上 D. 合力对圆盘的冲量水平向右
【答案】B
【解析】A、风对圆盘的冲量水平向左,不为零,A错误;
B、电吹风对风的冲量水平向左,故风对电吹风的冲量水平向右,B正确;
C、墙壁对圆盘有水平向右的弹力和竖直向上的摩擦力,故冲量斜向上,C错误;
D、圆盘所受合力为零,合力的冲量为零,D错误。
6.各地交管部门要求驾驶电动车人员必须佩戴头盔,以便在交通事故中对骑行人员的头部进行很好的保护。某同学利用头盔做了两次小实验,第一次实验,将一定质量的物体从距离地面某高度处自由释放,物体与地面碰撞后会弹起一定高度,第二次实验,将该物体固定于头盔中从同一高度自由释放,头盔触地后物体几乎不反弹。已知第二次实验头盔减速到的时间比第一次物体与地面接触的时间更长一些,忽略空气阻力。关于第二次实验,下列说法正确的是( )
A. 物体受到的冲力更小一些 B. 物体受到的冲量更大一些
C. 头盔触地瞬间物体的速度更大一些 D. 头盔触地瞬间物体的速度更小一些
【答案】A
【详解】因两次均将该物体从同一高度自由释放,根据
可知两次落地时物体的速度相等,选项CD错误;
设落地速度为,取向上为正方向,由动量定理,则第一次
第二次
可知第二次物体受到的冲量更小一些,第二次物体与地面接触的时间更长一些,可知物体受到的冲力更小一些,选项A正确,B错误。
故选A。
【应用动量定理的定量计算】
7.高空作业须系安全带,如果质量为的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为可视为自由落体运动此后经历时间安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解答】
对自由落体运动,有:,解得:;
规定向下为正方向,对运动的全程,根据动量定理,有:,
解得:,故D正确。
8.在农村人们盖房打地基叫打夯,如图所示,在某次打夯过程中,两人通过绳子对夯锤各施加一个力,将夯锤提升到距地面后夯锤做自由落体运动把地面砸结实。已知夯锤从接触地面到速度为零用时,夯锤的质量为,重力加速度大小为,则( )
A. 夯锤做自由落体运动的时间为
B. 夯锤做自由落体运动的末速度大小为
C. 夯锤在接触地面到速度为零的过程中,对地面的平均作用力大小为
D. 夯锤在接触地面到速度为零的过程中,地面对夯锤作用力的冲量大小为
【答案】D
【解答】
A、夯锤做自由落体的时间为,根据自由落体的规律有:即,选项A错误
B、夯锤做自由落体运动的末速度大小为,选项B错误
C、整个运动的总时间为,地面给夯锤的作用力为,且该力的作用时间为,根据全程的动量定理有:,代入数据有:,选项C错误
D、地面给夯锤的作用力的冲量大小为:,选项D正确。
故选D
9.如图所示为某物体沿一直线做简谐运动的图像,则下列说法中正确的是( )
A. 0和,合外力做功不相同、合外力的冲量相同
B. 和,合外力做功不相同、合外力的冲量相同
C. 0和T,合外力做功相同、合外力的冲量也相同
D. 0和T,合外力做功相同、合外力的冲量不相同
【答案】B
【解析】A.设最大速度大小为,0~内动能的变化量为,动量变化量为;~内动能变化量为-,动量变化量为-,根据动能定理可知这两段时间内合力做功不相同,根据动量定理可知合力的冲量不相同,故A错误;
B.~内动能变化量为-0=,动量变化量为-,和~相比,根据动能定理知合外力做功不相同、根据动量定理知合外力的冲量相同,故B正确;
C.~T内动能变化量为0-=-,动量变化量为0-(-)=,和0~相比,由动能定理知合外力做功不相同,由动量定理知合外力的冲量相同,故C错误;
D.0~和~T内动能变化量均为0,动量变化量均为0,根据动能定理可知合力做的功相同,根据动量定理可知合外力的冲量相同,故D错误。
【应用动量定理计算平均冲力】
10.“蹦极”是一项勇敢者的运动,如图所示,某人用弹性橡皮绳拴住身体从高空处自由下落,在空中感受失重的滋味。若此人质量为,橡皮绳原长,人可看成质点,且此人从点自静止下落到最低点所用时间为。求:
整个过程中重力的冲量大小和下落到橡皮绳刚伸直原长时人的动量;
从橡皮绳开始伸直到人下落到最低点的过程中橡皮绳对人平均作用力。
【答案】解:
整个过程中重力的冲量大小
人做自由落体运动,下落高度时,根据
解得
所以此时人的动量大小
人从下落到橡皮绳正好拉直的时间设为,则
橡皮绳作用时间
由动量定理得
橡皮绳对人的平均作用力大小为负号表示方向向上
11.在检测篮球的性能时,检测人员将篮球从高处自由下落,通过测量篮球自由下落的高度、反弹高度及下落和反弹的总时间等数据来测评篮球是否合格。在某次检测过程中,检测员将篮球最低点置于距离地面处开始自由下落,测出篮球从开始下落到第一次反弹至最高点所用的时间为,篮球最低点所能到达的最大高度降为。已知该篮球的质量为。不计空气阻力。
求篮球第一次反弹后即将离开地面时的动量大小和方向;
求篮球第一次反弹过程中与地面接触的时间;
篮球第一次与地面接触的过程中对地面的平均作用力大小。
【答案】解:篮球第一次反弹后即将离开地面时的速度满足
可得
离开地面时的动量,方向竖直向上;
篮球第一次自由下落的时间满足
可得
篮球第一次反弹后上升的时间满足
可得
则可得篮球与地面接触的时间
篮球第一次自由小落着地前的速度满足
可得
篮球与地面接触的过程中
由牛顿第三定律可知篮球对地面的平均作用力大小为
【动量定理与图像的综合】
12.水平推力和分别作用于水平面上等质量的、两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间后停下,两物体的图象分别如图中、所示,图中,则( )
A. 的冲量等于的冲量 B. 的冲量大于的冲量
C. 两物体受到的摩擦力大小相等 D. 的大小大于的大小
【答案】CD
【解析】解:、由图,与平行,说明推力撤去后两物体的加速度相同,而撤去推力后物体的合力等于摩擦力,根据牛顿第二定律可知,两物体受到的摩擦力大小相等。根据动量定理,对整个过程研究得:
由图看出:
则有:
即的冲量小于的冲量,故C正确,AB错误
D、因摩擦力相等,质量相等,在作用下的加速度大于作用下的加速度,则的大小要大于的大小,故D正确
故选:。
13.质量为的小物块,在粗糙的地面上处于静止状态。现对其施加一个水平向右的力,的大小随时间变化情况如图所示,小物块与地面间的动摩擦因数为。重力加速度,则下列说法正确的是( )
A. 末小物块速度为 B. 末小物块速度最大
C. 内合力的冲量大小为 D. 后小物块继续运动停下
【答案】ACD
【解答】物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力为,根据图像可得末时,故此时小物块才刚要开始运动,A正确;
B.根据图像可知间,即该段时间小物块做加速运动,末时力等于摩擦力,故可知末小物块速度最大,B错误;
C.物块从末开始运动,根据图像与横轴围成的面积可知力的冲量为,
该段时间摩擦力的冲量为, 内合力的冲量大小为,C正确;
D.设末物块的速度为,根据动量定理有,解得,后小物块在摩擦力的作用下做匀减速运动,故运动的距离为,D正确。
故选ACD。
14.一质量为的物块静止在水平地面上,物块与水平地面间的动摩擦因数为。现给物块一水平方向的外力,随时间变化的图线如图所示,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,则( )
A. 时物块的动能大小为
B. 时物块的动量大小为
C. 时物块的速度大小为
D. 在的时间内,物块受到的摩擦力逐渐减小
【答案】BD
【解析】解:、内,根据牛顿第二定律得:,得:,物体在末的速度为:,时物块的动能大小为:,故A错误。
B、内,因为,所以物体做匀速运动,时物块的动量等于时物块的动量,故B正确。
C、设时刻物块的速度为零,设力的方向为正方向,由动量定理得:
图象在内方程为:
根据图象与轴所围的面积表示冲量,可得:
联立解得:,故C错误。
D、因为,所以在内物体做减速运动,所以在的时间内,物块静止,随着的减小,物块受到的摩擦力逐渐减小,故D正确。
故选:。
【流体类“柱状模型”】
15.某高层建筑顶部广告牌的面积,有大风正对广告牌吹来,风速,大风吹到广告牌上后速度瞬间减为,已知空气密度,则该广告牌受到的风力大小为
A. B. C. D.
【答案】B
【解答】
设时间内吹到广告牌上的空气质量为,则有:,
对时间内吹到广告牌上的空气,根据动量定理有:,
解得:,代入数据解得:,由牛顿第三定律,广告牌受到的风力大小为
故选B。
16.“娱乐风洞”是项将科技与惊险相结合的娱乐项。表演者调整身体的姿态,通过改变受风面积表演者在垂直风力方向的投影面积,来改变所受向上风力的大小,使人产生在天空的感觉。其简化模型如图所示,一质量为的游客恰好静止在直径为的圆柱形竖直风洞内,已知气流密度为,游客受风面积游客在垂直风力方向的投影面积为,风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定,重力加速度为。假设气流吹到人身上后速度变为零,则下列说法正确的是( )
A. 风对人的冲量与人对风的冲量相同
B. 风的动量变化量为零
C. 气流速度大小为
D. 单位时间内流过风洞内横截面的气体体积为
【答案】C
【解析】解:、根据牛顿第三定律可知,风对人的作用力与人对风的作用力大小相等,方向相反,所以根据冲量定义可知风对人的冲量与人对风的冲量大小相等,方向相反,故A错误;
、对时间内吹向游客的空气,设气体质量为,则风的动量变化量为,其中有,以时间内吹向游客的空气为研究对象,由动量定理可得
,由于游客处于静止状态,则有,联立解得气流速度大小为,故B错误,C正确;
D、单位时间内流过风洞内横截面的气体体积为,解得,故D错误;
故选:。
【微粒类“柱状模型”】
17.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、之间的匀强电场离子初速度忽略不计,、间电压为,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,离子质量为,电荷量为,加速正离子束所消耗的功率为,引擎获得的推力为,下列说法正确的是( )
A. 正离子经加速后由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
【答案】C
【解答】
A.已知单位时间内飘入的正离子数目为,离子电荷量为,则正离子经加速后由处喷出形成的等效电流大小为,故A错误;
B.电场对离子加速,由动能定理有
取向右为正方向,对个正离子,根据动量定理有
其中,
由牛顿第三定律知离子推进器获得的平均推力大小
联立解得离子推进器获得的平均推力大小,故B错误;
C.加速正离子束所消耗的功率,故C正确;
D.根据以上分析可得,要使尽量大,可以用质量大、带电量小即比荷更小的离子作为推进器,故D错误。
18.年月日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆,迈出了我国星际探测征程的重要一步。太空探测器常装配离子发动机,其基本原理是将被电离的原子从发动机尾部高速喷出,从而为探测器提供推力,若某探测器质量为,离子以速率远大于探测器的飞行速率向后喷出,流量为单位为,则探测器获得的平均推力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】解:在单位时间内喷出离子的质量,由于流量为,则
则时间内喷出离子的质量为
对喷出的离子,取运动方向为正,由动量定理得:
代入数据解得:,
由牛顿第三定律可知,探测器获得的平均推力大小,故A正确、BCD错误。
故选:。
19.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,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。这种发动机寿命长,适用于航天器的姿态控制、位置保持等。已知单个离子的质量为,电荷量为,正、负极栅板间加速电压为,从喷口喷出的正离子所形成的电流为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。求:
离子经电场加速后,从端口喷出时的速度大小;
该发动机产生的平均推力大小。
【答案】解:由动能定理得,,
解得:,
设在时间内有个离子被喷出,
根据电流的定义式:
对于单个离子,由动量定理得:,
若有个离子被喷出,则有,
由以上各式联立可解得:,
根据牛顿第三定律可知,该发动机产生的平均推力大小:
。
答:离子经电场加速后,从端口喷出时的速度大小为;
该发动机产生的平均推力大小为;
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考点67 动量定理的理解和应用 1
【动量定理的内容和表达式】 1
【用动量定理进行定性分析】 1
【应用动量定理的定量计算】 2
【应用动量定理计算平均冲力】 3
【动量定理与图像的综合】 4
【流体类“柱状模型”】 5
【微粒类“柱状模型”】 6
考点67 动量定理的理解和应用
【动量定理的内容和表达式】
1.关于动量和冲量,下列说法正确的是( )
A. 动量越大的物体受到的冲量越大 B. 冲量总是与物体动量方向相同
C. 冲量是物体动量变化的原因 D. 作用在静止物体上力的冲量总是为零
2.质量为的钢球自高处落下,以速度碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速度为。在碰撞过程中,地面对钢球的冲量的方向和大小为( )
A. 向下, B. 向上,
C. 向上, D. 向下,
3.篮球竖直落下,与水平地面碰撞前速度大小为,碰后竖直反弹,速度大小为,已知篮球质量为,则篮球与地面碰撞过程中篮球所受合力的冲量大小为( )
A. B. C. D.
【用动量定理进行定性分析】
4.有些码头常悬挂一些老旧轮胎,主要用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。原因是轮胎的弹性大,使得( )
A. 船舶靠岸过程中动量变化量比较小 B. 船舶靠岸的末动量比较小
C. 船舶靠岸过程冲量比较小 D. 船舶靠岸过程时间比较长
5.如图所示,某同学用电吹风垂直向圆盘吹风时,圆盘紧贴墙壁恰好不下滑则( )
A. 风对圆盘的冲量为零 B. 风对电吹风的冲量水平向右
C. 墙对圆盘的冲量竖直向上 D. 合力对圆盘的冲量水平向右
6.各地交管部门要求驾驶电动车人员必须佩戴头盔,以便在交通事故中对骑行人员的头部进行很好的保护。某同学利用头盔做了两次小实验,第一次实验,将一定质量的物体从距离地面某高度处自由释放,物体与地面碰撞后会弹起一定高度,第二次实验,将该物体固定于头盔中从同一高度自由释放,头盔触地后物体几乎不反弹。已知第二次实验头盔减速到的时间比第一次物体与地面接触的时间更长一些,忽略空气阻力。关于第二次实验,下列说法正确的是( )
A. 物体受到的冲力更小一些 B. 物体受到的冲量更大一些
C. 头盔触地瞬间物体的速度更大一些 D. 头盔触地瞬间物体的速度更小一些
【应用动量定理的定量计算】
7.高空作业须系安全带,如果质量为的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为可视为自由落体运动此后经历时间安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )
A. B. C. D.
8.在农村人们盖房打地基叫打夯,如图所示,在某次打夯过程中,两人通过绳子对夯锤各施加一个力,将夯锤提升到距地面后夯锤做自由落体运动把地面砸结实。已知夯锤从接触地面到速度为零用时,夯锤的质量为,重力加速度大小为,则( )
A. 夯锤做自由落体运动的时间为
B. 夯锤做自由落体运动的末速度大小为
C. 夯锤在接触地面到速度为零的过程中,对地面的平均作用力大小为
D. 夯锤在接触地面到速度为零的过程中,地面对夯锤作用力的冲量大小为
9.如图所示为某物体沿一直线做简谐运动的图像,则下列说法中正确的是( )
A. 0和,合外力做功不相同、合外力的冲量相同
B. 和,合外力做功不相同、合外力的冲量相同
C. 0和T,合外力做功相同、合外力的冲量也相同
D. 0和T,合外力做功相同、合外力的冲量不相同
【应用动量定理计算平均冲力】
10.“蹦极”是一项勇敢者的运动,如图所示,某人用弹性橡皮绳拴住身体从高空处自由下落,在空中感受失重的滋味。若此人质量为,橡皮绳原长,人可看成质点,且此人从点自静止下落到最低点所用时间为。求:
整个过程中重力的冲量大小和下落到橡皮绳刚伸直原长时人的动量;
从橡皮绳开始伸直到人下落到最低点的过程中橡皮绳对人平均作用力。
11.在检测篮球的性能时,检测人员将篮球从高处自由下落,通过测量篮球自由下落的高度、反弹高度及下落和反弹的总时间等数据来测评篮球是否合格。在某次检测过程中,检测员将篮球最低点置于距离地面处开始自由下落,测出篮球从开始下落到第一次反弹至最高点所用的时间为,篮球最低点所能到达的最大高度降为。已知该篮球的质量为。不计空气阻力。
求篮球第一次反弹后即将离开地面时的动量大小和方向;
求篮球第一次反弹过程中与地面接触的时间;
篮球第一次与地面接触的过程中对地面的平均作用力大小。
【动量定理与图像的综合】
12.水平推力和分别作用于水平面上等质量的、两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间后停下,两物体的图象分别如图中、所示,图中,则( )
A. 的冲量等于的冲量 B. 的冲量大于的冲量
C. 两物体受到的摩擦力大小相等 D. 的大小大于的大小
13.质量为的小物块,在粗糙的地面上处于静止状态。现对其施加一个水平向右的力,的大小随时间变化情况如图所示,小物块与地面间的动摩擦因数为。重力加速度,则下列说法正确的是( )
A. 末小物块速度为 B. 末小物块速度最大
C. 内合力的冲量大小为 D. 后小物块继续运动停下
14.一质量为的物块静止在水平地面上,物块与水平地面间的动摩擦因数为。现给物块一水平方向的外力,随时间变化的图线如图所示,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,则( )
A. 时物块的动能大小为
B. 时物块的动量大小为
C. 时物块的速度大小为
D. 在的时间内,物块受到的摩擦力逐渐减小
【流体类“柱状模型”】
15.某高层建筑顶部广告牌的面积,有大风正对广告牌吹来,风速,大风吹到广告牌上后速度瞬间减为,已知空气密度,则该广告牌受到的风力大小为
A. B. C. D.
16.“娱乐风洞”是项将科技与惊险相结合的娱乐项。表演者调整身体的姿态,通过改变受风面积表演者在垂直风力方向的投影面积,来改变所受向上风力的大小,使人产生在天空的感觉。其简化模型如图所示,一质量为的游客恰好静止在直径为的圆柱形竖直风洞内,已知气流密度为,游客受风面积游客在垂直风力方向的投影面积为,风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定,重力加速度为。假设气流吹到人身上后速度变为零,则下列说法正确的是( )
A. 风对人的冲量与人对风的冲量相同
B. 风的动量变化量为零
C. 气流速度大小为
D. 单位时间内流过风洞内横截面的气体体积为
【微粒类“柱状模型”】
17.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、之间的匀强电场离子初速度忽略不计,、间电压为,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,离子质量为,电荷量为,加速正离子束所消耗的功率为,引擎获得的推力为,下列说法正确的是( )
A. 正离子经加速后由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
18.年月日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆,迈出了我国星际探测征程的重要一步。太空探测器常装配离子发动机,其基本原理是将被电离的原子从发动机尾部高速喷出,从而为探测器提供推力,若某探测器质量为,离子以速率远大于探测器的飞行速率向后喷出,流量为单位为,则探测器获得的平均推力大小为( )
A. B. C. D.
19.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,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。这种发动机寿命长,适用于航天器的姿态控制、位置保持等。已知单个离子的质量为,电荷量为,正、负极栅板间加速电压为,从喷口喷出的正离子所形成的电流为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。求:
离子经电场加速后,从端口喷出时的速度大小;
该发动机产生的平均推力大小。
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