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如圖所示是中國科學院自主研制的磁約束核聚變實驗裝置中的“偏轉系統(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。偏轉磁場為垂直紙面向外的矩形勻強磁場,磁感應強度為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
v
0
=
k
U
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)調整極板間磁場B0,使
v
1
=
2
k
U
的離子沿直線通過極板后進入偏轉磁場。若
B
1
=
4
3
L
2
U
k
且上述離子全部能被吞噬板吞噬,求偏轉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且偏轉磁場邊界足夠大,離子速度為
v
2
=
3
k
U
、
v
3
=
2
k
U
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)。

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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:94引用:4難度:0.4
相似題
  • 1.在如圖所示的平面直角坐標系中,第二象限內存在水平向左的勻強電場,在x軸上有兩個粒子源A、B,沿y軸正向以相同速度同時發(fā)射質量相同、電荷量相同的帶負電的粒子,粒子源A、B的坐標分別為xA=-9L、xB=-4L。通過電場后A、B兩處發(fā)射的粒子分別從y軸上的C、D兩點(圖中未畫出)進入第一象限。不計粒子重力及粒子間的相互作用。
    (1)設C、D兩點坐標分別為(0,yC)、(0,yD),求yC、yD的比值;
    (2)若第一象限內未加任何場,兩處粒子將在第一象限內某點相遇,求相遇點的橫坐標;
    (3)若第一象限內y>yC區(qū)域,加上垂直于坐標平面方向向里的勻強磁場(圖中未畫出),兩處粒子最終將從磁場飛出,求兩處粒子飛出位置間的距離。

    發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:25引用:3難度:0.4
  • 2.如圖,在xOy坐標系中的第一象限內存在沿x軸正方向的勻強電場,第二象限內存在方向垂直紙面向外磁感應強度B=
    3
    m
    v
    0
    2
    e
    L
    的勻強磁場,磁場范圍可調節(jié)(圖中未畫出)。一粒子源固定在x軸上M(L,0)點,沿y軸正方向釋放出速度大小均為v0的電子,電子經電場后從y軸上的N點進入第二象限。已知電子的質量為m,電荷量的絕對值為e,ON的距離
    2
    3
    3
    L
    ,不考慮電子的重力和電子間的相互作用,求:
    (1)第一象限內所加電場的電場強度;
    (2)若磁場充滿第二象限,電子將從x軸上某點離開第二象限,求該點的坐標;
    (3)若磁場是一個圓形有界磁場,要使電子經磁場偏轉后通過x軸時,與y軸負方向的夾角為30°,求圓形磁場區(qū)域的最小面積。

    發(fā)布:2024/12/29 23:30:1組卷:244引用:5難度:0.3
  • 3.在“質子療法”中,質子先被加速到具有較高的能量,然后被引向轟擊腫瘤,殺死細胞。如圖所示,質量為m、電荷量為q的質子從極板A處由靜止加速,通過極板A1中間的小孔后進入速度選擇器,并沿直線運動。速度選擇器中的勻強磁場垂直紙面向里,磁感應強度大小為B=0.01T,極板CC1間的電場強度大小為E=1×105N/C。坐標系xOy中yOP區(qū)域充滿沿y軸負方向的勻強電場Ⅰ,xOP區(qū)域充滿垂直紙面向外的勻強磁場Ⅱ,OP與x軸夾角a=30°。勻強磁場Ⅱ的磁感應強度大小B1,且1T≤B1≤1.5T。質子從(0,d)點進入電場Ⅰ,并垂直O(jiān)P進入磁場Ⅱ。取質子比荷為
    q
    m
    =
    1
    ×
    1
    0
    8
    C
    /
    kg
    ,d=0.5m。求:
    (l)極板AA1間的加速電壓U;
    (2)勻強電場Ⅰ的電場強度E1;
    (3)質子能到達x軸上的區(qū)間的長度L(結果用根號表示)。

    發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:107引用:3難度:0.6
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