中性粒子分析器是核聚變研究中的重要設(shè)備，通過對高能中性原子能量或動量的測量，可診斷曾與這些中性原子充分碰撞過的離子的性質(zhì)。如圖所示，為了測量某中性原子的動能，首先讓中性原子電離，然后讓電荷量為+q的離子經(jīng)孔A與下邊界成θ角入射到間距為d、電勢差為U的平行有界勻強電場區(qū)域中，經(jīng)過電場偏轉(zhuǎn)后離開電場區(qū)域，不計離子的重力，不考慮相對論效應(yīng)及場的邊界效應(yīng)。
（1）為保證離子不碰到上邊界，入射離子的最大動能是多少？
（2）若該離子離開電場后，經(jīng)無場區(qū)沿直線運動至孔P出射，已知孔P與下邊界的垂直距離為h,孔A和孔P間平行于下邊界的距離為l,試確定該離子剛進入電場時的動能；
（3）若在測量中發(fā)現(xiàn)，有動能均為Ek、電荷量均為+q而質(zhì)量分別為m1m2、m3的三種離子均能從孔P出射，且m1＜m2＜m3，三種離子從孔P出射后自C點垂直CD邊射入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的矩形勻強磁場CDEF，CD、DE、EF邊上均裝有不同的離子收集板（每塊板只收集一種離子）。設(shè)CD邊長為a,DE邊長為b,且a＞b,現(xiàn)要區(qū)分并收集這三種離子，則a、b還應(yīng)分別滿足什么條件？
【考點】帶電粒子由磁場進入電場中的運動．
【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：26引用：2難度：0.4
相似題
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1．在如圖所示的平面直角坐標系中，第二象限內(nèi)存在水平向左的勻強電場，在x軸上有兩個粒子源A、B，沿y軸正向以相同速度同時發(fā)射質(zhì)量相同、電荷量相同的帶負電的粒子，粒子源A、B的坐標分別為xA=-9L、xB=-4L。通過電場后A、B兩處發(fā)射的粒子分別從y軸上的C、D兩點（圖中未畫出）進入第一象限。不計粒子重力及粒子間的相互作用。
（1）設(shè)C、D兩點坐標分別為（0，yC）、（0，yD），求yC、yD的比值；
（2）若第一象限內(nèi)未加任何場，兩處粒子將在第一象限內(nèi)某點相遇，求相遇點的橫坐標；
（3）若第一象限內(nèi)y＞yC區(qū)域，加上垂直于坐標平面方向向里的勻強磁場（圖中未畫出），兩處粒子最終將從磁場飛出，求兩處粒子飛出位置間的距離。發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：25引用：3難度：0.4 -
2．如圖，在xOy坐標系中的第一象限內(nèi)存在沿x軸正方向的勻強電場，第二象限內(nèi)存在方向垂直紙面向外磁感應(yīng)強度B=的勻強磁場，磁場范圍可調(diào)節(jié)（圖中未畫出）。一粒子源固定在x軸上M（L，0）點，沿y軸正方向釋放出速度大小均為v0的電子，電子經(jīng)電場后從y軸上的N點進入第二象限。已知電子的質(zhì)量為m,電荷量的絕對值為e,ON的距離3mv02eL，不考慮電子的重力和電子間的相互作用，求：233L
（1）第一象限內(nèi)所加電場的電場強度；
（2）若磁場充滿第二象限，電子將從x軸上某點離開第二象限，求該點的坐標；
（3）若磁場是一個圓形有界磁場，要使電子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后通過x軸時，與y軸負方向的夾角為30°，求圓形磁場區(qū)域的最小面積。發(fā)布：2024/12/29 23:30:1組卷：231引用：5難度：0.3 -
3．在“質(zhì)子療法”中，質(zhì)子先被加速到具有較高的能量，然后被引向轟擊腫瘤，殺死細胞。如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子從極板A處由靜止加速，通過極板A1中間的小孔后進入速度選擇器，并沿直線運動。速度選擇器中的勻強磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度大小為B=0.01T，極板CC1間的電場強度大小為E=1×105N/C。坐標系xOy中yOP區(qū)域充滿沿y軸負方向的勻強電場Ⅰ，xOP區(qū)域充滿垂直紙面向外的勻強磁場Ⅱ，OP與x軸夾角a=30°。勻強磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度大小B1，且1T≤B1≤1.5T。質(zhì)子從（0，d）點進入電場Ⅰ，并垂直O(jiān)P進入磁場Ⅱ。取質(zhì)子比荷為，d=0.5m。求：qm=1×108C/kg
（l）極板AA1間的加速電壓U；
（2）勻強電場Ⅰ的電場強度E1；
（3）質(zhì)子能到達x軸上的區(qū)間的長度L（結(jié)果用根號表示）。發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：103引用：3難度：0.6
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