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菁優(yōu)網(wǎng)某種粒子加速器的設(shè)計方案如圖所示,M、N為兩塊垂直于紙面水平放置的圓形正對平行金屬板,兩金屬板中心均有小孔(孔的直徑大小可忽略不計),板間距離為h。兩板間接一直流電源,每當(dāng)粒子進入M板的小孔時,控制兩板的電勢差為U,粒子得到加速,當(dāng)粒子離開N板時,兩板的電勢差立刻變?yōu)榱恪山饘侔逋獠看嬖谥?、下兩個范圍足夠大且有理想平面邊界的勻強磁場,上方磁場的下邊界cd與金屬板M在同一水平面上,下方磁場的上邊界ef與金屬板N在同一水平面上,兩磁場平行邊界間的距離也為h,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度為B.在兩平行金屬板右側(cè)形成與金屬板間距離一樣為h的無電場、無磁場的狹縫區(qū)域。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從M板小孔處無初速度釋放,粒子在MN板間被加速,粒子離開N板后進入下方磁場中運動。若空氣阻力、粒子所受的重力以及粒子在運動過程中產(chǎn)生的電磁輻射均可忽略不計,不考慮相對論效應(yīng)、兩金屬板間電場的邊緣效應(yīng)以及電場變化對于外部磁場和粒子運動的影響。
(1)為使帶電粒子經(jīng)過電場加速后不打到金屬板上,請說明圓形金屬板的半徑R應(yīng)滿足什么條件;
(2)在ef邊界上的P點放置一個目標靶,P點到N板小孔O的距離為s時,粒子恰好可以擊中目標靶。對于擊中目標靶的粒子,求:
①其進入電場的次數(shù)n;
②其在電場中運動的總時間與在磁場中運動的總時間之比。

【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:251引用:3難度:0.1
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