3.如圖甲所示,是一臺(tái)質(zhì)譜儀的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)模型。大量質(zhì)量為m=6.4×10
-27kg、電荷量為q=+3.2×10
-19C的α粒子(即
He核),從容器A下方飄入電勢(shì)差為U
0=400V的加速電場(chǎng)中,其初速度可視為0。若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)不加電壓,α粒子經(jīng)加速后,將沿偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的中軸線(圖中虛線路徑)出射后緊跟著馬上垂直屏的方向射入一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后擊中屏?,F(xiàn)在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極間加上如圖乙所示隨時(shí)間變化的電壓,其中T遠(yuǎn)大于粒子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間。偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間寬度d=4cm,兩極板正對(duì)區(qū)域可視為勻強(qiáng)電場(chǎng),正對(duì)區(qū)域以外的電場(chǎng)忽略不計(jì)。不計(jì)粒子所受重力和阻力,求:
(1)α粒子出加速電場(chǎng)時(shí)速度v
1的大小;
(2)為使α粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后能全部進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng),偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板長(zhǎng)度的取值范圍;
(3)當(dāng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板長(zhǎng)度L=8cm時(shí),若容器A中除了題干中已知的α粒子外,還存在另一種粒子氚核(
H),為使兩種粒子均能擊中屏且擊中屏的位置沒(méi)有重疊,則偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不能超過(guò)多少?