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宇宙飞船进行长距离星际运行时,不能再用化学燃料,可采用一种新型发动机——离子发动...

宇宙飞船进行长距离星际运行时,不能再用化学燃料,可采用一种新型发动机——离子发动机,小型高效的离子发动机所用燃料不到化学燃料发动机的1/10,它可以使太空中的航天器获得动力,进而调整航天器的飞行姿态或飞行轨道。在离子发动机中,由电极发射的电子射入稀有气体(如氙气),使其离子化,然后从静止开始经电场加速后,从飞船尾部高速连续喷出,利用反冲使飞船本身得到加速。已知氙离子质量为m,电荷为e,加速电压为U ;从飞船尾部高速连续喷出氙离子质量远小于飞船的质量,求:

1)飞船向后喷出的氙离子的速度大小;

2)为了使飞船得到的反冲推力大小为F

①每秒需要向后喷射出氙的质量;

②飞船向后喷出氙离子的功率。

 

(1);(2)①;② 【解析】(1)氙离子在电场中的加速过程。由动能定理: 解得: (2)设经时间喷射出的离子质量为,对这部分离子由动量定理: 解得: 即每秒需要向后喷射出氙的质量为 (3)根据功率的定义: 联立解得:
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如图所示,一束初速度为零的带电量为e、质量为m的电子流经电压U1的加速电场加速后,沿垂直于偏转电场的场强方向进入偏转电场,最后飞出偏转电场。已知偏转电场两平行板间的电势差为U2,极板长为L,两板间的距离为d忽略电子重力。求:

1)电子在偏转电场中的运动时间;

2)电子离开偏转电场时相对于入射方向的侧移距离;

3)电子离开偏转电场时的动能。

 

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如图所示,R为电阻箱,V为理想电压表.当电阻箱读数为R12 Ω时,电压表读数为U14 V;当电阻箱读数为R25 Ω时,电压表读数为U25 V.求:电源的电动势E和内阻r

 

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用下图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:

电流表(量程0.6A3A);

电压表(量程3V15V

定值电阻(阻值1、额定功率5W

定值电阻(阻值10,额定功率10W

滑动变阻器(阻值范围0--10、额定电流2A

滑动变阻器(阻值范围0--100、额定电流1A

1)要正确完成实验,电压表的量程应选择______V,电流表的量程应选择_______AR0应选择_______ 的定值电阻,R应选择阻值范围是__________ 的滑动变阻器。

2)关于实验的误差分析下列正确的是________

A. 电流表的分压作用                  B. 电压表的分流作用

C. 读数过程中存在偶然误差        D. 由电压表、电流表造成的系统误差

3①根据下列所得实验数据,试在坐标系中做出实验得到的U-I图象______

U/V

1.36

1.32

1.30

1.28

1.24

1.20

I/A

0.22

0.28

0.34

0.40

0.46

0.50

 

②用绘制的U-I图象得出所测的电源的电动势为______V;电源的内电阻为_______Ω(计算结果保留三位有效数字)。

4)该实验测量的电源电动势、内电阻与真实值从理论上来说:E_______ E r______ r (选填大于、小于、等于

 

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描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中,需测量一个“2.5V0.3A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流。现有如下器材:

直流电源(电动势3.0V,内阻不计)

电流表A1(量程3A,内阻约0.1Ω

电流表A2(量程600mA,内阻约

电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ

电压表V2(量程15V,内阻约15kΩ

滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流1A

滑动变阻器R2(阻值0~1kΩ,额定电流300mA

1)在该实验中,电流表应选择____________(填A1A2),电压表应选择__________(填V1V2),滑动变阻器应选择____________(填R1R2)。

2)为了减小实验误差,应选择图中哪个实验电路进行实验________

3)下表是学习小组在实验中测出的数据,某同学根据表格中的数据在方格纸上已画出除了第6组数据的对应点,请你在I-U图象上画出第6组数据的对应点,并作出该小灯泡的伏安特性曲线_________

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

IA

0

0.10

0.13

0.15

0.16

0.18

0.19

0.20

0.23

0.25

0.27

0.28

0.30

UV

0

0.10

0.20

0.30

0.40

0.60

0.80

1.00

1.40

1.80

2.00

2.20

2.50

 

 

4)根据图小灯泡的伏安特性曲线,可以判断出图中正确的是_____(图中P为小灯泡功率)

 

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用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能,当调节滑动变阻器R,让电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A2.0 V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A24 V。则这台电动机(不计温度对电阻的影响)(    )

A. 正常运转时的输出功率为32W

B. 正常运转时的消耗功率为48W

C. 正常运转时的发热功率为16W

D. 正常运转时的效率为80%

 

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