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高中物理
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综合题
1.
(2023高三下·深圳模拟)
离子约束技术对实现可控核聚变有着决定性作用。某离子束实验装置的基本原理如图甲所示,在半径为R的圆柱体底面建立空间直角坐标系,坐标原点与圆柱底面圆心重合。圆柱体区域内存在沿z轴负方向、电场强度为E的匀强电场,圆柱区域正上方存在沿x轴负方向、磁感应强度为
的匀强磁场。如图乙所示,从离子源不断飘出(不计初速度)电荷量为q、质量为m的正离子,经电场加速后从圆柱边界正上方沿y轴负方向进入磁场,恰好在圆柱顶面圆心处与y轴正方向成
角斜向下射出磁场,进入圆柱区域内的电场中,最后落在圆柱底面上坐标为
的D点(图中未画出),不计离子重力。
(1) 求加速装置的电压U;
(2) 若已知
, 求圆柱体区域的高度h;
(3) 若将圆柱体区域(含边界)的电场,换成一个沿z轴负方向的匀强磁场,且知圆柱区域高度为
。为使离子都能到达圆柱底面,并在O点“聚焦”,则磁感应强度B应为多大?
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