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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,由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1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V沿MP方向运动,已知现在的运动方向与预定方向MN成θ角,如图2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的离子束从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?
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如图所示,一矩形绝缘木板放在光滑水平面上,另一质量为m、带电量为q的小物块沿木板上表面以某一初速度从A端沿水平方向滑入,木板周围空间存在足够大、方向竖直向下的匀强电场.已知物块与木板间有摩擦,物块沿木板运动到B端恰好相对静止.若将匀强电场的方向改为竖直向上,大小不变,且物块仍以原初速度沿木板上表面从A端滑入,结果物块运动到木板中点时相对静止.求:
⑵ 物块所带电荷的性质.
⑵匀强电场场强的大小
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如图所示,在光滑绝缘水平面两端有两块平行带电金属板A、B,其间存在着场强E=200N/C的匀强电场,靠近正极板B处有一薄挡板S。一个带电小球,质量为m=1×10-2kg、电量q=-2×10-3C,开始时静止在P点,它与挡板S的距离为h=5cm,与A板距离为H=45cm。静止释放后小球在电场力的作用下向左运动,与挡板S相碰后电量减少到碰前的K倍,K=5/6,碰后小球的速度大小不变。
(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,则电场中P点的电势Up为多少?小球在P点时的电势能p为多少?
(2)小球第一次与挡板S碰撞时的速度多大?第一次碰撞后小球能运动到离A板多远的地方?
(3)小球从P点出发第一次回到最右端的过程中电场力对小球做了多少功?
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质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=1.0×10-6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的匀强电场中,电场强度大小为E1.在t=0时刻,电场强度突然增加到E2=4.0×103N/C,场强方向保持不变.到t=0.20s时刻再把电场方向改为水平向右,场强大小保持不变.取g=10m/s2.求:
(1)原来电场强度E1的大小?
(2)t=0.20s时刻带电微粒的速度大小?
(3)带电微粒运动速度水平向右时刻的动能?
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如图所示,由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板N与静电计相接,极板M接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在两板相距一定距离d时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中,保持电容器所带电量Q不变,下面哪些操作将使静电计指针张角变小( )
A.将M板向下平移
B.将M板沿水平向左方向远离N板
C.在M、N之间插入云母板(介电常数ε>1)
D.在M、N之间插入金属板,且不和M、N接触
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如图所示,在水平放置的已经充电的平行板电容器之间,有一带负电的油滴处于静止状态.若某时刻油滴的电荷量开始减小(质量不变),为维持该油滴原来的静止状态应 ( )
A.给平行板电容器继续充电,补充电荷量
B.让平行板电容器放电,减少电荷量
C.使两极板相互靠近些
D.使两极板相互远离些
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如图所示,在负电荷(电荷量为Q)的傍边不远处有一金属杆,在静电平衡时它的左端带有+q的电荷,右端带有-q的电荷。某同学画了一根图示电场线a,以下关于电场线a的说法正确的( )
A.是错误的,因为已成了闭合曲线
B.是错误的,因为导体是等势体
C.是正确的,因为从正电荷出发终止于负电荷
D.是正确的,因为右端电势高于左端
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如图所示,在电场中,一个负电荷从C点分别沿直线移到A点和B点,在这两个过程中,均需克服电场力做功,且做功的值相同,有可能满足这种做功情况的电场是 ( )
①正y方向的匀强电场
②正x方向的匀强电场
③在第Ⅰ象限内有负点电荷
④在第Ⅳ象限内有负点电荷
A.①③④ B.①② C.③④ D.②③④
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用两轻绳的末端各系质量分别为mA、、mB的带同种电荷的小球,两绳另一端同系于O点,如图所示,绳长分别为LA、、LB,且mB=2mA,LA=2LB,平衡后绳与竖直方向夹角分别为、β.关于两夹角的大小关系,正确的判断是 ()
A、α=β B、α<β C、α>β D、 无法确定
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如图是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可判断出该带电粒子 ()
(A)电性与场源电荷的电性相同
(B)在a、b两点所受电场力大小Fa>Fb
(C)在a、b两点时速度大小va>vb
(D)在a、b两点的电势能Ea<Eb
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