利用电场与磁场控制带电粒子的运动,在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如图所示,一粒子源不断释放质量为m,带电量为+q的带电粒子,其初速度视为零,经过加速电压U后,以一定速度垂直平面MNN1M1,射入棱长为2L的正方体区域MNPQ-M1N1P1Q1。可调整粒子源及加速电场位置,使带电粒子在边长为L的正方形MHIJ区域内入射,不计粒子重力及其相互作用,完成以下问题:
(1)若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强电场,要让所有粒子都到达平面NPP1N1,求所加匀强电场电场强度的最小值E;
(2)若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强磁场,要让所有粒子都到达平面M1N1P1Q1,求所加匀强磁场磁感应强度的最小值B0及最大值Bm;
(3)以M1为原点建立如图所示直角坐标系M1-xyz,若在正方体区域中同时加上沿MN方向大小为14E0的匀强电场及大小为B0的匀强磁场,让粒子对准I点并垂直平面MNN1M1入射,求粒子离开正方体区域时的坐标位置(结果可用根号和圆周率π表示)。
1
4
E
0
【答案】(1)若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强电场,要让所有粒子都到达平面NPP1N1,所加匀强电场电场强度的最小值为;
(2)若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强磁场,要让所有粒子都到达平面M1N1P1Q1,所加匀强磁场磁感应强度的最小值为,最大值为;
(3)以M1为原点建立如图所示直角坐标系M1-xyz,若在正方体区域中同时加上沿MN方向大小为的匀强电场及大小为B0的匀强磁场,让粒子对准I点并垂直平面MNN1M1入射,粒子离开正方体区域时的坐标位置为[(1+)L,L]。
2
U
L
(2)若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强磁场,要让所有粒子都到达平面M1N1P1Q1,所加匀强磁场磁感应强度的最小值为
1
L
m
U
2
q
2
L
m
U
2
q
(3)以M1为原点建立如图所示直角坐标系M1-xyz,若在正方体区域中同时加上沿MN方向大小为
1
4
E
0
π
2
18
3
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:168引用:3难度:0.2