太陽(yáng)磁暴時(shí)會(huì)輻射出X射線、紫外線、可見(jiàn)光及高能量的質(zhì)子和電子束。磁暴期間,很多處在高軌道的衛(wèi)星,如同步衛(wèi)星等可能會(huì)受到高能粒子的直接撞擊,甚至導(dǎo)致一些衛(wèi)星器件失效,如圖甲所示。同學(xué)小石為了研究磁暴對(duì)同步衛(wèi)星的影響,建立如下模型:在赤道平面內(nèi)射向地球的粒子流如太陽(yáng)光般平行射向地球,其主要粒子成分為電荷量q,質(zhì)量為m的質(zhì)子,若假設(shè)在赤道上空的地磁場(chǎng)為環(huán)形勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與赤道平面垂直,如圖乙所示。已知地球半徑為R,同步衛(wèi)星軌道半徑R1=7R,有效磁場(chǎng)半徑R2=73R,不考慮相對(duì)論效應(yīng)及地球公轉(zhuǎn)帶來(lái)的影響。求:
(1)質(zhì)子的速度在什么范圍內(nèi)不會(huì)影響同步衛(wèi)星?
(2)假設(shè)某次磁暴中,某個(gè)質(zhì)子沿著地心方向進(jìn)入磁場(chǎng)后恰好與同步衛(wèi)星軌道擦肩而過(guò),則與這一質(zhì)子相同速度的質(zhì)子流從進(jìn)入磁場(chǎng)到達(dá)同步衛(wèi)星軌道處的最短時(shí)間為多少?(提示:反三角函數(shù):若sinθ=A,則θ=arcsinA,若cosθ=A,則θ=arccosA)
(3)為了更好研究來(lái)自空間的θ粒子特性,科學(xué)家們常會(huì)在地球上安裝探測(cè)站接受粒子。若某次太陽(yáng)風(fēng)暴,經(jīng)分布在赤道上的探測(cè)器顯示只有112的赤道范圍沒(méi)有檢測(cè)到質(zhì)子。試討論此次太陽(yáng)風(fēng)暴拋出的質(zhì)子到達(dá)地球可能包含的速度范圍。
3
1
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【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng).
【答案】見(jiàn)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:70引用:1難度:0.2
相似題
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1.如題圖所示,在直角坐標(biāo)系的第一象限中有一半徑為R的扇形POQ無(wú)場(chǎng)區(qū)域,第一象限剩余區(qū)域(含PQ圓弧邊界)及第四象限均存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。大量質(zhì)量為m,帶電量為q的正粒子從圓弧PQ上各點(diǎn)沿y軸正方向以相同速度v(大小未知)射入磁場(chǎng),且所有粒子軌跡均交于Q點(diǎn)并被粒子收集盒(圖中未畫(huà))吸收。不計(jì)粒子重力,則( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/20 13:0:2組卷:27引用:2難度:0.4 -
2.如圖所示,一粒子發(fā)射源P位于足夠大絕緣板AB的上方
處,能夠在紙面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射速率為v、電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子??臻g存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),不考慮粒子間的相互作用和粒子重力,已知粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小恰好為d,則( ?。?/h2>d2發(fā)布:2024/12/20 0:30:1組卷:365引用:6難度:0.2 -
3.如圖所示,在直角坐標(biāo)系xOy的第1、4象限內(nèi)存在方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ,兩磁場(chǎng)以O(shè)P直線為界,OP直線與+x軸夾角為30°,其磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B和2B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從y軸上的N點(diǎn)沿平行于+x軸的方向射直入磁場(chǎng)Ⅰ;一段時(shí)間后,該粒子在OP邊界上某點(diǎn)以垂直于OP的方向射入磁場(chǎng)Ⅱ,最后粒子射出磁場(chǎng)。則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/24 0:0:3組卷:282引用:1難度:0.6
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