问题 问答题

隐身技术在军事领域应用很广.某研究小组的“电磁隐形技术”可等效为下面的模型,如图所示,在y>0的区域内有一束平行的α粒子流(质量设为M,电荷量设为q),它们的速度均为v,沿x轴正向运动.在0≤x<d的区间有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里;在d≤x<3d的区间有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向外;在3d≤x<4d的区间有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里.要求α粒子流经过这些区域后仍能沿原直线运动,这样使第一象限某些区域α粒子不能到达,达到“屏蔽”α粒子的作用效果.则:

(1)定性画出一个α粒子的运动轨迹;

(2)求对α粒子起“屏蔽”作用区间的最大面积;

(3)若v、M、q、B已知,则d应满足什么条件?

答案

(1)轨迹如图.

(2)要使α粒子流经过这些区域后仍能沿直线运动,则每一小段小于等于四分之一圆弧,且四分之一圆弧时“屏蔽”的面积最大.此时半径为d,如图.由几何关系可知

最大面积Smax=4d2

(3)由Bqv=

Mv2
R

R=

Mv
qB

而要使α粒子可以继续向右运动,则要求R≥d

即:d≤

Mv
qB

答:(1)α粒子的运动轨迹如图所示;

    (2)对α粒子起“屏蔽”作用区间的最大面积为4d2

    (3)若v、M、q、B已知,则d应满足d≤

Mv
qB

单项选择题 B型题
单项选择题