我國(guó)的東方超環(huán)（EAST）是研究可控核聚變反應(yīng)的超大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。裝置中的中性化室將加速到很高能量的離子束變成中性粒子束，注入到發(fā)生聚變反應(yīng)的等離子體中，將等離子體加熱到發(fā)生聚變反應(yīng)所需點(diǎn)火溫度。沒(méi)有被中性化的高能帶電離子對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置有很大的破壞作用，因此需要利用“剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將所有帶電離子從粒子束剝離出來(lái)。剩余離子電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的原理如圖所示，讓混合粒子束經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，未被中性化的帶電離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)被極板吞噬，中性粒子繼續(xù)沿原有方向運(yùn)動(dòng)被注入到等離子體中。若粒子束中的帶電離子主要由動(dòng)能為Ek、12Ek、13Ek的三種正離子組成。所有離子的電荷量均為q,質(zhì)量均為m,兩極板間電壓為U，間距為d。
（1）若離子的動(dòng)能Ek由電場(chǎng)加速獲得，其初動(dòng)能為零，求加速電壓U0；
（2）要使三種帶電離子都被極板吞噬，求：
a.離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；
b.偏轉(zhuǎn)極板的最短長(zhǎng)度；
（3）剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)還可以利用磁偏轉(zhuǎn)進(jìn)行帶電離子的剝離。如圖所示，粒子束寬度為d,吞噬板MN長(zhǎng)度為2d。要使三種能量的離子都能打到吞噬板上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍。
1
2
1
3
【答案】（1）若離子的動(dòng)能Ek由電場(chǎng)加速獲得，其初動(dòng)能為零，加速電壓U0為；
（2）a．離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為；
b．偏轉(zhuǎn)極板的最短長(zhǎng)度為；
（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍為。
E
k
q
（2）a．離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為
2
m
d
2
q
U
b．偏轉(zhuǎn)極板的最短長(zhǎng)度為
2
d
E
k
q
U
（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍為
1
qd
2
m
E
k
＜
B
＜
2
qd
2
m
E
k
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書(shū)面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：282引用：5難度：0.4
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1．如圖所示，ABC為光滑的固定在豎直面內(nèi)的半圓形軌道，軌道半徑為R=0.4m,A、B為半圓軌道水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn)，O為圓心．在水平線MN以下和豎直線OQ以左的空間內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×106N/C．現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量m=2.0×10-2kg,電荷量q=2.0×10-7C的帶正電小球（可看作質(zhì)點(diǎn)），從A點(diǎn)正上方由靜止釋放，經(jīng)時(shí)間t=0.3s到達(dá)A點(diǎn)并沿切線進(jìn)入半圓軌道，g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力及一切能量損失，求：
（1）小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大?。?br />（2）小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后能上升的最大高度．發(fā)布：2024/12/29 20:0:1組卷：751引用：4難度：0.5 -
2．11H、12H、13H三個(gè)原子核，電荷均為e,質(zhì)量之比為1：2：3，如圖所示，它們以相同的初速度由P點(diǎn)平行極板射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，在下極板的落點(diǎn)為A、B、C，已知上極板帶正電，原子核不計(jì)重力，下列說(shuō)法正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 21:30:1組卷：375引用：5難度：0.6 -
3．如圖，在豎直平面內(nèi)，一半徑為R的半圓形軌道與水平軌道在B點(diǎn)平滑連接．半圓形軌道的最低點(diǎn)為B、最點(diǎn)高為C，圓心為O．整個(gè)裝置處水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．現(xiàn)讓一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），從水平軌道的A點(diǎn)靜止釋放，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為．當(dāng)小球過(guò)C點(diǎn)時(shí)撤去電場(chǎng)，小球落到水平軌道上的D點(diǎn)．已知A、B間的距離為5gRR，重力加速度為g,軌道絕緣且不計(jì)摩擦和空氣阻力，求：103
（1）該勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大??；
（2）A、D間的距離；
（3）小球經(jīng)過(guò)半圓形軌道某點(diǎn)P（圖中未畫(huà)出）時(shí)，所受合外力方向指向圓心O，求小球過(guò)P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小．發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：59引用：2難度：0.7
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