解题思路:(1)由平衡条件与动能定理求出离子的速度与加速电场电压.(2)根据题意求出离子轨道半径,应用牛顿第二定律求出磁感应强度大小.(3)求出离子轨道半径,然后求出磁感应强度大小.
(1)粒子在输电选择器中运动时,
qE=qvB,解得:v=5×103m/s,
在加速度电场中,由动能定理得:
qU=[1/2]mv2-0,解得:U=6.25×103V;
(2)当离子从B1飞出时与OA垂直,与x轴正方向夹角为45°,
则离子轨道半径:R=0.5m,
由牛顿第二定律得:qvB2=m
v2
R,
解得:B2=0.05T,
要使离子速度方向与B2夹角为90度,则离子在B2中要运动[1/4]周,
则2R′=0.5m,R′=0.25m,
由牛顿第二定律得:qvB2′=m
v2
R′,
解得:B2′=0.1T,
则磁感应强度范围:0.05T<B2<0.1T;
(3)由几何知识可知,R+
2R=0.5m,
B2=0.05(1+
2),
解得:B2=0.12T,
则磁感应强度需要满足的条件:B2>0.12T;
答:(1)离子离开加速电场时速度为5×103m/s,加速电场电压为6.25×103V;
(2)磁感应强度大小B2应满足的条件是:0.05T<B2<0.1T;
(3)若使离子都不能打到x轴上,磁感应强度大小B2应满足的条件为B2>0.12T.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 本题考查了离子在磁场中的运动,分析清楚离子运动过程、应用动能定理、应用牛顿第二定律即可正确解题,解题时注意数学知识的应用.