如圖所示是中國科學(xué)院自主研制的磁約束核聚變實驗裝置中的“偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”原理圖。由正離子和中性粒子組成的多樣性粒子束通過兩極板間電場后進入偏轉(zhuǎn)磁場。其中的中性粒子沿原方向運動,被接收板接收;一部分離子打到左極板,其余的進入磁場發(fā)生偏轉(zhuǎn)被吞噬板吞噬并發(fā)出熒光。多樣性粒子束寬度為L,各組成粒子均橫向均勻分布。偏轉(zhuǎn)磁場為垂直紙面向外的矩形勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B1。已知離子的比荷為k,兩極板間電壓為U、間距為L,極板長度為2L,吞噬板長度為2L并緊靠負極板。若離子和中性粒子的重力、相互作用力、極板厚度可忽略不計,則
(1)要使v0=kU的離子能沿直線通過兩極板間電場,可在極板間施加一垂直于紙面的勻強磁場B0,求B0的大小;
(2)調(diào)整極板間磁場B0,使v1=2kU的離子沿直線通過極板后進入偏轉(zhuǎn)磁場。若B1=43L2Uk且上述離子全部能被吞噬板吞噬,求偏轉(zhuǎn)磁場的最小面積和吞噬板的發(fā)光長度L0;
(3)若撤去極板間磁場B0且偏轉(zhuǎn)磁場邊界足夠大,離子速度為v2=3kU、v3=2kU且各有n個,能進入磁場的離子全部能被吞噬板吞噬,求B1的取值范圍及吞噬板上收集的離子個數(shù)。
v
0
=
k
U
v
1
=
2
k
U
B
1
=
4
3
L
2
U
k
v
2
=
3
k
U
v
3
=
2
k
U
【考點】帶電粒子由磁場進入電場中的運動.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:92引用:4難度:0.4
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1.如圖所示,在y軸的右方有一磁感應(yīng)強度大小為B的方向垂直紙面向外的勻強磁場,在x軸的下方有一方向平行x軸向左的勻強電場?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子由靜止經(jīng)過加速電壓為U的電場加速,并從y軸上的A點垂直y軸進入第一象限,而后從x軸上的P處以與x軸正方向夾角為60°的方向進入第四象限,最后到達y軸上的Q點(圖中未畫出)。已知電場的電場強度大小
,不考慮粒子受到的重力,則( )E=BqU6m發(fā)布:2024/12/20 7:0:1組卷:102引用:1難度:0.3 -
2.如圖所示,平行邊界M、N間有垂直邊界向右的勻強電場,勻強電場的電場強度為E=103V/m,平行邊界N、P間有垂直紙面向外的勻強磁場,相鄰邊界間距均為L=0.2m,一個質(zhì)量為m=10-11kg、電荷量為q=10-7C的帶正電的粒子從電場中緊靠邊界M的O點,以垂直電場方向向上、大小為v0=2×103m/s的初速度射入電場,經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后,粒子進入磁場,粒子剛好不從磁場的邊界P射出磁場。不計粒子的重力,求:
(1)粒子從O開始第一次運動到邊界N時速度的大??;
(2)勻強磁場磁感應(yīng)強度的大小;
(3)粒子第一次在磁場中運動的時間。發(fā)布:2024/12/20 2:30:1組卷:176引用:4難度:0.5 -
3.如圖所示,在y>0的空間中存在沿y軸負方向的勻強電場,在y<0的空間中存在方向垂直xOy平面(紙面)向外的勻強磁場,一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子,比荷
C/kg,自y軸上的P1點以速率v0=10m/s沿x軸正方向射入電場;然后經(jīng)過x軸上的P2點進入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,經(jīng)過坐標原點O返回第一象限。已知OP1=d=1m,OP2=2qm=13×10-2m,不計粒子重力。求:3d=23
(1)電場強度E的大??;
(2)磁感應(yīng)強度B的大??;
(3)粒子從點P1到第一次經(jīng)過坐標原點O所用的時間t。發(fā)布:2024/12/15 17:30:1組卷:458引用:1難度:0.6
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