环球热议:离子引擎概念股票(离子引擎)
2023-03-31 13:13:26
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【资料图】
一、题文
2018年,人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生,这种引擎不需要燃料,也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示,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(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,在加速过程中引擎获得恒定的推力。单位时间内飘入的正离子数目为定值,离子质量为m,电荷量为Ze,其中Z是正整数,e是元电荷。(1)若引擎获得的推力为F1,求单位时间内飘入A、B间的正离子数目N为多少;(2)加速正离子束所消耗的功率P不同时,引擎获得的推力F也不同,试推导FP的表达式;(3)为提高能量的转换效率,要使FP尽量大,请提出增大FP的三条建议。
二、解答
解: (1)设正离子经过电极B时的速度为v,根据动能定理,有:ZeU=12mv2-0...① 设正离子束所受的电场力为F1′,根据牛顿第三定律,有:F1′=F1...② 设引擎在△时间内飘入电极间的正离子个数为△N,由牛顿第二定律,有:F1′=△Nmv−0△t...③ 联立①②③式,且:N=△N△t, 可得:N=F1√2ZemU...④; (2)设正离子束所受的电场力为F′,有:P=12F"v...⑤ 考虑到牛顿第三定律得到:F′=F, 联立①⑤式得:FP=√2mZeU...⑥; (3)为使FP尽量大,分析⑥式得到三条建议:用质量大的离子;用带电量少的离子:减小加速电压。本文到此结束,希望对大家有所帮助。