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在粒子物理学的研究中,经常用电场和磁场来控制或者改变粒子的运动。一粒子源产生离子束,已知离子质量为m,电荷量为+e 。不计离子重力以及离子间的相互作用力。
         
(1)如图1所示为一速度选择器,两平行金属板水平放置,电场强度E与磁感应强度B相互垂直。让粒子源射出的离子沿平行于极板方向进入速度选择器。求能沿图中虚线路径通过速度选择器的离子的速度大小v。
(2)如图2所示为竖直放置的两平行金属板A、B,两板中间均开有小孔,两板之间的电压UAB随时间的变化规律如图3所示。假设从速度选择器出来的离子动能为Ek=100eV,让这些离子沿垂直极板方向进入两板之间。两极板距离很近,离子通过两板间的时间可以忽略不计。设每秒从速度选择器射出的离子数为N0 = 5×1015个,已知e =1.6×10-19C。从B板小孔飞出的离子束可等效为一电流,求从t = 0到t = 0.4s时间内,从B板小孔飞出的离子产生的平均电流I。
(3)接(1),若在图1中速度选择器的上极板中间开一小孔,如图4所示。将粒子源产生的离子束中速度为0的离子,从上极板小孔处释放,离子恰好能到达下极板。求离子到达下极板时的速度大小v,以及两极板间的距离d。

科目 物理   题型 计算题   难度 困难
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(2)偏转电场中两金属板间的电压U2
(3)为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少为多大?

2008年9月我国成功发射“神舟七号”载人航天飞船。如图所示为“神舟七号”绕地球飞行时的电视直播画面。由图中显示的数据可知,飞船距地面的高度约为地球半径的。已知地球半径为R、地面附近的重力加速度为g,飞船、大西洋星、太平洋星和印度洋星绕地球的运动均可视为匀速圆周运动。
(1)估算“神舟七号”飞船的轨运行的加速度的大小;
(2)已知大西洋星距地面的高度约为地球半径的6倍,估算大西洋星运行的速率。

如图所示,质量m=2.0kg的小滑块,由静止开始从倾角θ=30°的固定光滑斜面
的顶端A滑至底端B,A点距离水平地面的高度h=5.0m,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)滑块由A滑到B经历的时间;
(2)滑块由A滑到B的过程中重力的最大功率。

如图所示,相距2L的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场,其中PT上方的电场E1的场强方向竖直向下,PT下方的电场E0的场强方向竖直向上,在电场左边界AB上宽为L的PQ区域内,连续分布着电量为+q、质量为m的粒子。从某时刻起由Q到P点间的带电粒子,依次以相同的初速度v0沿水平方向垂直射入匀强电场E0中,若从Q点射入的粒子,通过PT上的某点R进入匀强电场E1后从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若MT两点的距离为L/2。不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求:

(1)电场强度E0E1
(2)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直CD
边水平射出,这些入射点到P点的距离有什么规律?
(3)有一边长为a、由光滑绝缘壁
围成的正方形容器,在其边界正中
央开有一小孔S,将其置于CD右
侧,若从Q点射入的粒子经AB、CD间的电场从S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损失),并返回Q点,在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场,粒子运动的半径小于a,磁感应强度B的大小还应满足什么条件?

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(1)粒子进入电场时的速度和粒子在磁场中的运动的时间?
(2)速度方向与y轴正方向成30°(如图中所示)射入磁场的粒子,最后打到荧光屏上,该发光点的位置坐标。

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