题文
美国宇航局的冥王星探测器“新地平线”今年初成功发射，预计2015年到达冥王星，有助于全面了解冥王星本身、太阳系形成的诸多谜团．“新地平线”号探测器使用了“离子发动机”推进技术，其原理是使探测器内携带的惰性气体氙（ 13154Xe）的中性原子变为一价离子，用电场加速这些氙离子，使其从探测器尾部喷出，利用反冲获得推动力．已知探测器上离子发动机向外喷射氙离子的等效电流I=0.64A，氙离子被喷出时的速度v=2.9×104 m/s．求：
（1）“新地平线”号探测器得到的推动力F是多大？
（2）“新地平线”号探测器飞行9年到达坦普尔1号彗星，试估算探测器来回至少需带多少氙．
（3）你认为为什么要选用氙？请任意说出一个理由．（基本电荷e=1.6×10-19C，原子质量单位1u=1.66×lO-27kg，1年=3.2×107s，结果保留两位有效数字）
题型：未知 难度：其他题型
答案
（1）设t=1s内产生的一价离子数为n个，则I=qt=net．
根据动量定理F•△t=△p=nmv．
由以上两式得F=Imve=0.025N．
（2）探测器每秒发射的氙离子的质量为nmt=Ime
探测器来回18年，需发射氙的总质量M=Imet2=500kg
（3）①氙是惰性气体，性质稳定，比较安全；②氙的相对原子质量较大，在同样电压加速下得到的离子的动量较大；③没有天然放射性，使用安全；④在常温下是气态，便于贮存和传输．
答：（1）“新地平线”号探测器得到的推动力F是0.025N；
（2）“新地平线”号探测器飞行9年到达坦普尔1号彗星，探测器来回至少需带500kg氙．
（3）选用氙的理由：①氙是惰性气体，性质稳定，比较安全；②氙的相对原子质量较大，在同样电压加速下得到的离子的动量较大，速度较小；③没有天然放射性，使用安全；④在常温下是气态，便于贮存和传输．
解析
qt
考点
据考高分专家说，试题“美国宇航局的冥王星探测器“新地平线”今年.....”主要考查你对 [动量定理 ]考点的理解。
动量定理
动量定理:
1、内容：物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。
2、表达式：Ft=p'-p或Ft=mv'-mv。
3、注意：
①动量定理公式是一矢量式，运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向；
②公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力；
③动量定理的研究对象可以是单个物体，也可以是物体系统。对物体系统，只需分析系统受的外力，不必考虑系统内力；系统内力的作用不改变整个系统的总动量；
④动量定理不仅适用于恒定的力，也适用于随时间变化的力。对于变力，动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值。
冲量，动量与动量变化：
动量变化:
(1)动量变化
的表达式：
。(此式为矢量式)。
(2)
的求法：
①若的求法：
①若
在同一直线上，则先规定正方向，再用正负表示
然后进行代数运算求解。
②若然后进行代数运算求解。
②若
不在同一直线上，则用平行四边形定则(或三角形定则)求矢量差。
(3)△p的方向：△p的方向与速度的变化量
的方向相同。的方向相同。
动量和能量的综合问题的解法：
1．动量的观点与能量的观点
(1)动量的观点：动量定理和动量守恒定律。
(2)能量的观点：动能定理和能量守恒定律。这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的改变，它无需对过程是怎样变化的细节进行深入的研究，而关心的是运动状态变化即改变的结果量及其引起变化的原因，简单地说，只要知道过程的始末状态动量式、动能式和力在过程中的冲量和所做的功，即可对问题求解。
2．利用动量观点和能量观点解题时应注意的问题动量定理和动量守恒定律是矢量表达式，还可写出分量表达式，而动能定理和能量守恒定律是标量表达式，绝无分量表达式。
