太陽噴發(fā)大量高能帶電粒子，這些粒子形成的“太陽風”接近地球時，假如沒有地球磁場，“太陽風”就不會受到地磁場的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而直射地球。在這種高能粒子的轟擊下，地球的大氣成分可能不是現(xiàn)在的樣子，生命將無法存在。地磁場的作用使得帶電粒子不能徑直到達地面，而是被“運到”地球的南北兩極，南極光和北極光就是帶電粒子進入大氣層的蹤跡。假設(shè)“太陽風”主要成分為質(zhì)子，速度約為0.1C（C=3×108m/s）。近似認為地磁場在赤道上空為勻強環(huán)形磁場，平均強度為B=5×10-5T，示意圖如圖1所示。已知地球半徑為r=6400km,質(zhì)子電荷量q=1.6×10-19C，質(zhì)量m=1.67×10-27kg.如果“太陽風”在赤道平面內(nèi)射向地球，太陽噴發(fā)高能帶電粒子，這些粒子形成的太陽風接近地球時，假如：
（1）太陽風中質(zhì)子的速度的方向任意，則地磁場厚度d為多少時才能保證所有粒子都不能到達地表？并畫出與之對應(yīng)的粒子在磁場中的軌跡圖；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）太陽風中質(zhì)子垂直地表指向地心方向入射，地磁場的厚度至少為多少才能使粒子不能到達地表？并畫出與之對應(yīng)的粒子在磁場中的軌跡圖；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（a?1時，1+a≈1+12a）
（3）太陽風中粒子的入射方向和入射點與地心連線的夾角為α如圖2，0＜α＜90°，磁場厚度滿足第（1）問中的要求為定值d。電子質(zhì)量為me，電荷量為-e,則電子不能到達地表的最大速度和角度α的關(guān)系，并畫出與之對應(yīng)的粒子在磁場中的軌跡圖。（圖中磁場方向垂直紙面）
1
+
a
≈
1
+
1
2
a
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：125引用：2難度：0.5
相似題
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1．如圖1所示，在xOy坐標系中，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱，極板長度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強磁場區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)成，其中∠OAB=60°，OD=OA．磁場方向垂直于xOy平面向里，D、A位于y軸上。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右接連發(fā)射質(zhì)量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子，現(xiàn)在0～3t0時間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓，已知t=0時刻進入兩板間的粒子，在t0時刻射入磁場時，恰好不會從磁場邊界射出磁場區(qū)域且圓心在x軸上，上述l、m、q、t0為已知量，U0=
，不考慮P、Q兩板電壓的變化對磁場的影響，也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響，求：ml2qt02
（1）t=0時刻進入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度；
（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小及磁場區(qū)域的面積；
（3）t=t0時刻進入兩板間的帶電粒子在勻強磁場中運動的時間。
發(fā)布：2024/12/30 0:0:1組卷：79引用：2難度：0.7 -
2．如圖，半徑為d的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場垂直圓所在的平面。一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子從圓周上a點對準圓心O射入磁場，從b點折射出來，若α=60°，則帶電粒子射入磁場的速度大小為（ ?。?/h2>發(fā)布：2025/1/6 0:30:5組卷：272引用：2難度：0.6 -
3．如圖所示，三角形ABC內(nèi)有垂直于三角形平面向外的勻強磁場，AB邊長為L，∠CAB=30°，∠B=90°，D是AB邊的中點?，F(xiàn)在DB段上向磁場內(nèi)射入速度大小相同、方向平行于BC的同種粒子（不考慮粒子間的相互作用和粒子重力），若從D點射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場，則AC邊上有粒子射出的區(qū)域長度為（ ?。?/h2>發(fā)布：2025/1/3 0:30:3組卷：300引用：1難度：0.5
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