24. 2018年,人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生,这种引擎不需要燃料,也无污染物排放.引擎获得推力的原理如图所示,进入电离室的气体被电离成正离子,而后飘入电极
、
之间的匀强电场(初速度忽略不计),
、
间电压为
,使正离子加速形成离子束,在加速过程中引擎获得恒定的推力.单位时间内飘入的正离子数目为定值,离子质量为
,电荷量为
,其中
是正整数,
是元电荷.
(1)若引擎获得的推力为
,求单位时间内飘入
、
间的正离子数目
为多少;
(2)加速正离子束所消耗的功率
不同时,引擎获得的推力
也不同,试推导
的表达式;
(3)为提高能量的转换效率,要使
尽量大,请提出增大
的三条建议.