如圖甲所示,長方體ABCDA'B'C'D'為密閉空間,其中AD邊長L
1=3m,AB邊長L
2=6m,AA'邊長L
3=5m,P為C'D'中點,空間內(nèi)存在E
0=10
3N/C勻強電場,方向豎直向下,空間外無電場,忽略電場邊緣效應(yīng)。在AB中點O處放置一裝置,能沿水平面各個方向均勻的向長方體內(nèi)發(fā)射速度大小為v
0的帶正電粒子,比荷為
=10
8C/kg。粒子打在長方體各面會被直接收集,不考慮粒子之間的相互作用及粒子所受重力。
(1)求在P點處收集到的粒子的初速度v
0大?。?br />(2)將發(fā)射源粒子初速度改為v
1=
×10
5m/s,平面CC'D'D吸收的粒子總量僅占發(fā)射總量的
,需調(diào)整電場強度為E
1,求E
1的大小;
(3)若改變粒子源,令粒子射入電場時僅沿垂直AB方向水平射入,初速度為v
2=5×10
5m/s,拆下吸收板CC'D'D更改為面積足夠大的熒光屏(圖中未畫出),屏上原點坐標(biāo)O'為CD中點,x軸與CD平行,y軸與DD'平行。t
0時刻開始計時,發(fā)射粒子并沿x軸正方向移動熒光屏,移速為v
3=0.3m/s,同時令電場強度大小隨時間t變化:E
2=5t(N/C)。粒子在電場中運動時間極短,其運動過程中場強可認(rèn)為不變。求熒光屏上圖像的函數(shù)表達式。