离子推进器是太空飞行器常用的动力系统,某种推进器设计的简化原理如图1所示,截面半径为的圆柱腔分为两个工作区。为电离区,将氙气电离获得价正离子为加速区,长度为,两端加有电压,形成轴向的匀强电场。区产生的正离子以接近的初速度进入区,被加速后以速度从右侧喷出。区内有轴向的匀强磁场,磁感应强度大小为,在离轴线处的点持续射出一定速度范围的电子。假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动,截面如图2所示(从左向右看)。电子的初速度方向与中心点和点的连线成角( )。推进器工作时,向区注入稀薄的氙气。电子使氙气电离的最小速度为,电子在区内不与器壁相碰且能到达的区域越大,电离效果越好。已知离子质量为;电子质量为,电量为。(电子碰到器壁即被吸收,不考虑电子间的碰撞)。
(1)求区的加速电压及离子的加速度大小;
(2)为取得好的电离效果,请判断区中的磁场方向(按图2说明是"垂直纸面向里"或"垂直纸面向外");
(3)为时,要取得好的电离效果,求射出的电子速率的范围;
(4)要取得好的电离效果,求射出的电子最大速率与的关系。
如图所示,一个质量为m =2.0×10-11kg,电荷量q = +1.0×10-5C的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压U2=50V。金属板长L=20cm,两板间距d =cm。求:
(1)微粒进入偏转电场时的速度v0大小;
(2)微粒射出偏转电场时的偏转角θ;
(3)若该匀强磁场的宽度D=10cm,为使微粒不会从磁场右边射出,则该匀强磁场的磁感应强度B至少多大?
如图所示,定值电阻Rl=6Ω,R2=12,当开关S断开时,电流表的读数为I1=0.6A;当开关S闭合时,电
流表的读数为I2=0.84A,求电源的电动势E和内电阻r。
一个原来静止的锂核俘获一个速度为
,的中子后,生成一个氚核和一个氦核,已知氚核的速度为
,方向与中子的运动方向相反。
(1)请写出核反应方程;
(2)求出氦核的速度v2。
在均匀介质中,各质点的平衡位置在同一直线上,相邻两质点问的距离均为s,如图所示。振动从质点1开始向右传播,质点l开始运动时的速度方向竖直向上。经过时间t,前13个质点第一次形成如图所示的波形。求:
(1)这列波的周期;
(2)这列波的传播速度。
内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不计质量的活塞封闭压强为P1=1.0×105Pa,体积为Vl=2.0×10-3m3的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上砂子,使封闭气体的体积变为原来的一半。求:
(1)此时气缸内气体的压强P2;
(2)此过程气体是吸热还是放热?简要说明理由。