利用電場與磁場控制帶電粒子的運動,在現代科學實驗和技術設備中有著廣泛的應用。如圖所示,一粒子源不斷釋放質量為m,帶電量為+q的帶電粒子,其初速度視為零,經過加速電壓U后,以一定速度垂直平面MNN1M1,射入棱長為2L的正方體區域MNPQ-M1N1P1Q1??烧{整粒子源及加速電場位置,使帶電粒子在邊長為L的正方形MHIJ區域內入射,不計粒子重力及其相互作用,完成以下問題:
(1)若僅在正方體區域中加上沿MN方向的勻強電場,要讓所有粒子都到達平面NPP1N1,求所加勻強電場電場強度的最小值E;
(2)若僅在正方體區域中加上沿MN方向的勻強磁場,要讓所有粒子都到達平面M1N1P1Q1,求所加勻強磁場磁感應強度的最小值B0及最大值Bm;
(3)以M1為原點建立如圖所示直角坐標系M1-xyz,若在正方體區域中同時加上沿MN方向大小為14E0的勻強電場及大小為B0的勻強磁場,讓粒子對準I點并垂直平面MNN1M1入射,求粒子離開正方體區域時的坐標位置(結果可用根號和圓周率π表示)。
1
4
E
0
【答案】(1)若僅在正方體區域中加上沿MN方向的勻強電場,要讓所有粒子都到達平面NPP1N1,所加勻強電場電場強度的最小值為;
(2)若僅在正方體區域中加上沿MN方向的勻強磁場,要讓所有粒子都到達平面M1N1P1Q1,所加勻強磁場磁感應強度的最小值為,最大值為;
(3)以M1為原點建立如圖所示直角坐標系M1-xyz,若在正方體區域中同時加上沿MN方向大小為的勻強電場及大小為B0的勻強磁場,讓粒子對準I點并垂直平面MNN1M1入射,粒子離開正方體區域時的坐標位置為[(1+)L,L]。
2
U
L
(2)若僅在正方體區域中加上沿MN方向的勻強磁場,要讓所有粒子都到達平面M1N1P1Q1,所加勻強磁場磁感應強度的最小值為
1
L
m
U
2
q
2
L
m
U
2
q
(3)以M1為原點建立如圖所示直角坐標系M1-xyz,若在正方體區域中同時加上沿MN方向大小為
1
4
E
0
π
2
18
3
【解答】
【點評】
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發布:2024/4/20 14:35:0組卷:168引用:3難度:0.2