“801所”設(shè)計的磁聚焦式霍爾推進器可作為太空飛船的發(fā)動機，其原理如下：系統(tǒng)捕獲宇宙中大量存在的等離子體（由電量相同的正、負離子組成）經(jīng)系統(tǒng)處理后。從下方以恒定速率v₁向上射入有磁感應(yīng)強度為B₁、垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域I內(nèi)。當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場后。自動關(guān)閉區(qū)域I系統(tǒng)（關(guān)閉粒子進入通道、撤去磁場B₁）。區(qū)域Ⅱ內(nèi)有磁感應(yīng)強度大小為B₂、垂直紙面向外的勻強磁場，磁場右邊界是直徑為D、與上下極板相切的半圓（圓與下板相切于極板中央A）。放在A處的放射源能夠向各個方向均勻發(fā)射速度大小相等的氙原子核，氙原子核經(jīng)過該區(qū)域后形成寬度為D的平行氙粒子束，經(jīng)過柵極MN、PQ之間的電場加速后從PQ噴出。在加速氙原子核的過程中探測器獲得反向推力（不計氙原子核、等離子體的重力。不計粒子之間相互作用與相對論效應(yīng)）。已知極板長RM=2D，柵極MN和PQ間距為d,氙原子核的質(zhì)量為m、電荷量為q,求：

（1）當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場時，其電場強度E多大。
（2）氙原子核從PQ噴出時的速度大小v₂。
（3）因區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場發(fā)生器故障，導(dǎo)致區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強度減半并分布在整個區(qū)域Ⅱ中，求能進入?yún)^(qū)域I的氙原子核占A處發(fā)射粒子總數(shù)的百分比。

【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：110引用：3難度：0.5

相似題

1．如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為B，在xOy平面內(nèi)，從原點O處與x軸正方向成角θ（0＜θ＜π），以速率v發(fā)射個帶正電的粒子（重力不計），則下列說法正確的是（　?。?/h2>

A．若v一定，θ越大，則粒子離開磁場的位置距O點越遠

B．若v一定，θ越大，則粒子在磁場中運動的時間越短

C．若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大

D．若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的時間越短

發(fā)布：2024/11/15 13:30:1組卷：169引用：4難度：0.4

2．如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，經(jīng)電勢差為U的電場加速后，從O點垂直MN邊界進入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中，速度方向與磁場方向垂直，最后在MN邊界上的P點．設(shè)帶電粒子初速度為零且不計重力：
①計算粒子進入磁場時的速率；
②判斷該粒子帶正電還是負電；
③計算OP間的距離．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：257引用：1難度：0.5
解析
3．如圖甲所示，在真空中半徑r=3×10^-2m的圓形區(qū)域內(nèi)．有磁感應(yīng)強度B=0.2T．方向如圖的勻強磁場．一束帶正電的粒子電荷量q=1.6×10^-19C，質(zhì)量m=1.6×10^-27kg,以初速度v₀=1.0×10⁶m/s.從磁場邊界上直徑ab的a端沿各個方向射入磁場且初速度方向都垂直于磁場方向．不計粒子重力．計算時取sin=37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）當(dāng)粒子的速度方向與直徑ab的夾角α為多少時．粒子剛好從磁場邊界b處飛出磁場．該粒子在磁場中運動的時間是多少？
（2）若粒子射入磁場的速度改為v=3.0×10⁵m/s,其他條件不變．試用曲線在圖乙中畫出該束粒子在磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域．要求有簡要的文字說明．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：12引用：0難度：0.9
解析

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