理論研究表明正、反物質(zhì)湮滅會(huì)產(chǎn)生大量能量，同種正、反粒子具有相同的質(zhì)量和電荷量大小，但帶電性質(zhì)相反，例如，電子的反物質(zhì)是正電子，正電子的質(zhì)量和電子相同，帶電量為+e,所以在宇宙空間探測(cè)反粒子是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的一種方法，如圖為研究小組為暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星設(shè)計(jì)的探測(cè)器截面圖。開口間距為d的長(zhǎng)平行金屬板AB，內(nèi)有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩金屬板間加有可調(diào)節(jié)的電壓U，使部分粒子能沿著平行于金屬板方向進(jìn)入下方的磁場(chǎng)區(qū)，MN下方區(qū)域Ⅰ、Ⅱ?yàn)閮上噜彽姆较蛳喾吹膭驈?qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，寬度都為2d,磁感應(yīng)強(qiáng)度都為B，ef是兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)的分界線，PQ是粒子收集板，可以記錄粒子打到收集板上的數(shù)量和位置，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間，探測(cè)器能接收到平行金屬板射入的各種速率的宇宙射線（各種帶電粒子），通過調(diào)節(jié)U，可使部分帶電粒子被收集板吸收。已知正電子的比荷x,不考慮相對(duì)論效應(yīng)、電荷間的相互作用、以及電磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。
（1）調(diào)節(jié)電壓，使正電子恰好越過分界線ef,則正電子經(jīng)過磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ區(qū)域的總時(shí)間t為多大？
（2）如果沿A極板射入的正電子和沿B極板射入的負(fù)電子恰好射到收集板同一點(diǎn)，求金屬板AB間所加電壓U1；
（3）如果電子恰好越過分界線ef,求金屬板AB間所加電壓U2。
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)；牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題；從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問題．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：47引用：1難度：0.3
相似題
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1．如圖1所示，在xOy坐標(biāo)系中，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱，極板長(zhǎng)度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)成，其中∠OAB=60°，OD=OA．磁場(chǎng)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(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓，已知t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的粒子，在t0時(shí)刻射入磁場(chǎng)時(shí)，恰好不會(huì)從磁場(chǎng)邊界射出磁場(chǎng)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(duì)磁場(chǎng)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(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度；
（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及磁場(chǎng)區(qū)域的面積；
（3）t=t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
發(fā)布：2024/12/30 0:0:1組卷：82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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)圓心O射入磁場(chǎng)，從b點(diǎn)折射出來，若α=60°，則帶電粒子射入磁場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)，AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，∠CAB=30°，∠B=90°，D是AB邊的中點(diǎn)?，F(xiàn)在DB段上向磁場(chǎng)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(diǎn)射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場(chǎng)，則AC邊上有粒子射出的區(qū)域長(zhǎng)度為（ ?。?/h2>發(fā)布：2025/1/3 0:30:3組卷：301引用：1難度：0.5