复合场练习题(含答案)范本.docx

一、,静止于A处的离子,经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场,已知圆弧虚线的半径为R,其所在处场强为E、方向如图所示;离子质量为m、电荷量为q;、,离子重力不计。(1)求加速电场的电压U;(2)若离子恰好能打在Q点上,求矩形区域QNCD内匀强电场场强E0的值;(3)若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场,换为垂直纸面向里的匀强磁场,要求离子能最终打在QN上,求磁场磁感应强度B的取值范围。,虚线框内为某两级串列加速器原理图,abc为长方体加速管,加速管底面宽度为d,加速管的中部b处有很高的正电势,a、c两端均有电极接地(电势为零),(可认为初速度为零)的负一价离子(电荷量为-e)从a端进入,当离子到达b处时,可被设在b处的特殊装置将其电子剥离,成为三价正离子(电荷量为+3e),、磁感应强度为B的匀强磁场中,其中沿加速管中轴线进入的离子恰能打在荧光屏中心位置,离子质量为m,不计离子重力及离子间相互作用力.(1)求离子在磁场中运动的速度v的大小.(2)求a、b两处的电势差U.(3)实际工作时,磁感应强度可能会与设计值B有一定偏差,若进入加速器的离子总数为N,?,如图所示是它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有足够多带正电和负电的微粒,整体呈中性),喷射入磁场,磁场中有两块平行金属板A、B,这时金属板上就会聚集大量电荷,、B长为a、宽为b,两板间距为d,其间有匀强磁场,磁感应强度为B,等离子体的流速为v,电阻率为ρ,外接一个负载电阻,等离子体从一侧沿垂直磁场且与极板平行方向射入极板间.(1)从两个角度推导发电机电动势的表达式E=Bdv;(2)若负载电阻为可变电阻,请证明当负载电阻等于发电机的内阻时,发电机的输出功率最大,并求发电机的最大输出功率Pm;(3)若等离子体均为一价离子,外接一个负载电阻为R,电荷量为e,每秒钟有多少个离子打在A极板上?,、前后封闭的矩形塑料管,其宽度为a,高度为b,其内充满电阻率为ρ的水银,,实际流体的运动非常复杂,为简化起见作如下假设:,但整个横截面上的速度均匀;;:R=ρl/S,其中ρ、l和S分别为导体的电阻率、长度和横截面积;,一个竖直向上的匀强磁场只加在这两个铜面之间的区域,磁感强度为B(如图).(1)写出加磁场后,两个铜面之间区域的电阻R的表达式(2)加磁场后,假设新的稳定速度为v,写出流体所受的磁场力F与v关系式,指出F的方向(3)写出加磁场后流体新的稳定速度v的表达式(用v0、p、L、B、ρ表示);(4)为使速度增加到原来的值v0,涡轮机的功率必须增加,写出功率增加量的表达式(用v0、a、b、L、B和ρ表示)。,它能给卫星轨道纠偏或调整姿态提供动力,其中有一种了子发动机是让电极发射的电子撞击氙原子,使之电离,产生的氙离子经加速电场加速后从尾喷管喷出,从而使卫星获得反冲力,这种发动机通过改变单位时间内喷出离子的数目和速率,(连同离子发动机)总质量为M,每个氙离子的质量为m,电量为q,加速电压为U,设卫星原处于静止状态,M≫m,若要使卫星在离子发动机起动的初始阶段能获得大小为F的动力,则(1)发动机单位时间内应喷出多少个氙离子?(2)此时发动机动发射离子的功率为多大?(3)该探测器要到达的目的地是博协利彗星,计划飞行3年(×107s).已知离子发动机向外喷射氙离子的等效电流大小为I=,氙离子的比荷q/m=×105C/?。图1为回旋加速器原理示意图,置于高真空中的两个半径为R的D形金属盒,盒内存在与盒面垂直磁感应强度为B的匀强磁场。两盒间的距离很小,带电粒子穿过的时间极短可以忽略不计。位于D形盒中心A处的粒子源能产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子,粒子的初速度可以忽略。粒子通过两盒间被加速,经狭缝进入盒内磁场。两盒间的加速电压