1.
(2023高二下·桂林期末)
如图所示为一款离子速度分析器截面图。半径为R=2.5m的空心转筒P,可绕过0点、垂直xOy平面(纸面)的中心轴逆时针匀速转动(角速度大小可调),其上只有一个小孔S(离子只能从S进、从S出)。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为
B,转筒上方有一与其共轴的半圆柱面固定探测板Q,板Q与y轴交于A点。离子源M能沿着x轴正向射出质量为m=6.0×103kg、电荷量为q=4.8×10-19C、速度大小不同的正离子,其中速度大小为v=1.0×105m/s的正离子进入转筒并经磁场偏转后恰好沿y轴正方向离开磁场。已知落在接地的筒壁或探测板Q上的离子会被吸收且失去所带电荷量,不计离子的重力和离子间的相互作用。结果均可保留根号和π。
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(2)
若离子能打在探测板Q的C处,OC连线与y轴正方向的夹角为α=
, 求离子在匀强磁场中运动的时间;
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(3)
在(2)问的情形下,若较长时间后,离子源M发射离子稳定,转筒P每转一周有N=106个离子打在探测板Q的C处,求转筒转动一周的时间内,C处受到平均冲力F的大小。
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