对于同一物理问题常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。

(1)质量为
M(不包括炮弹的质量)的玩具炮可以在光滑水平面自由滑动,现沿水平方向以相对地面的速度
v0发射一颗质量为
m的炮弹,求炮车的反冲速度大小及发射过程中至少消耗的化学能。
(2)离子推进器也是利用反冲原理工作的,其原理如图所示。推进剂氙原子从
P处注入腔
室
C后,被电子枪
G射出的电子碰撞而电离,成为带正电的氙离子。氙离子从腔室
C中飘移过栅电极
A的速度大小可忽略不计。氙离子保持恒定流量进入
A、
B间的加速电场,在栅电极
A、
B之间的电场中加速,并从栅电极
B喷出,从而飞船获得推力。忽略推进器运动速度。己知栅电极
A、
B之间的电压为
U,氙离子的质量为
m。单位时间内喷出的离子数量为
n,经加速后形成电流强度为
I的离子束后喷出。求推进器获得的推力
F1。
(3)—对正负电子湮灭时产生两个同频率的光子,光子向某个方向喷出时,发射光子的装 置也能得动力,这就是“光子火箭”。若核反应能够持续不断行,单位时间内有
n对正负电子湮灭,所有光子通过特殊装置后向同一个方向出,求该‘‘光子火箭”产生的推力
F2。己知光子能量与动量的关系为

,其中
c为真空中的光速,
h为普朗克常量。正、负电子质量均为
m