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  • 1. (2022·柯桥模拟) 太阳磁暴时会辐射出X射线、紫外线、可见光及高能量的质子和电子束。磁暴期间,很多处在高轨道的卫星,如同步卫星等可能会受到高能粒子的直接撞击,甚至导致一些卫星器件失效,如图甲所示。同学小石为了研究磁暴对同步卫星的影响,建立如下模型:在赤道平面内射向地球的粒子流如太阳光般平行射向地球,其主要粒子成分为电荷量q,质量为m的质子,若假设在赤道上空的地磁场为环形匀强磁场,磁感应强度为B,方向与赤道平面垂直,如图乙所示。已知地球半径为R,同步卫星轨道半径 , 有效磁场半径 , 不考虑相对论效应及地球公转带来的影响。求

    1. (1) 质子的速度在什么范围内不会影响同步卫星?
    2. (2) 假设某次磁暴中,某个质子沿着地心方向进入磁场后恰好与同步卫星轨道擦肩而过,则与这一质子相同速度的质子流从进入磁场到达同步卫星轨道处的最短时间为多少?(提示:反三角函数:若sinθ=A,则θ=arcsinA,若cosθ=A,则θ=arccosA)
    3. (3) 为了更好研究来自空间的θ粒子特性,科学家们常会在地球上安装探测站接受粒子。若某次太阳风暴,经分布在赤道上的探测器显示只有的赤道范围没有检测到质子。试讨论此次太阳风暴抛出的质子到达地球可能包含的速度范围。

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