有一种飞行器是利用电场加速带电粒子,形成向外发射的高速粒子流,对飞行器自身产生反冲力,从而对飞行器的飞行状态进行调整的.已知飞行器发射的高速粒子流是由二价氧离子构成的.当单位时间内发射的离子个数为n,加速电压为U时,飞行器获得的反冲力为F.为了使加速器获得的反冲力变为2F,只需要( )A. 将加速电压变为2UB. 将加速电压变为4UC. 将单位时间内发射的离子个数变为2nD. 将单位时间内发射的离子个数变为4n
问题描述:
有一种飞行器是利用电场加速带电粒子,形成向外发射的高速粒子流,对飞行器自身产生反冲力,从而对飞行器的飞行状态进行调整的.已知飞行器发射的高速粒子流是由二价氧离子构成的.当单位时间内发射的离子个数为n,加速电压为U时,飞行器获得的反冲力为F.为了使加速器获得的反冲力变为2F,只需要( )
A. 将加速电压变为2U
B. 将加速电压变为4U
C. 将单位时间内发射的离子个数变为
n
2
D. 将单位时间内发射的离子个数变为4n
答
对离子,根据动能定理得:qU=
mv2 ①1 2
根据牛顿第三定律得知:飞行器对离子的作用力大小也为F.
对离子,由动量定理得:Ft=nmv ②
由①②得:F=
n t
2qmU
对于单位时间,t=1s,则F=n
2qmU
则得:为了使加速器获得的反冲力变为2F,只需要将加速电压变为4U或将单位时间内发射的离子个数变为2n.
故选B
答案解析:根据动能定理得到加速后离子获得的速度,对离子,根据动量定理得到飞行器对离子的作用力表达式,此作用力与飞行器获得的反冲力大小相等,也为F.
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动.
知识点:本题是动能定理和动量定理的综合应用,对于反冲问题往往由动量定理求作用力.