太陽磁暴時會輻射出X射線、紫外線、可見光及高能量的質(zhì)子和電子束。磁暴期間，很多處在高軌道的衛(wèi)星，如同步衛(wèi)星等可能會受到高能粒子的直接撞擊，甚至導(dǎo)致一些衛(wèi)星器件失效，如圖甲所示。同學(xué)小石為了研究磁暴對同步衛(wèi)星的影響，建立如下模型：在赤道平面內(nèi)射向地球的粒子流如太陽光般平行射向地球，其主要粒子成分為電荷量q,質(zhì)量為m的質(zhì)子，若假設(shè)在赤道上空的地磁場為環(huán)形勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向與赤道平面垂直，如圖乙所示。已知地球半徑為R，同步衛(wèi)星軌道半徑R1=7R，有效磁場半徑R2=73R，不考慮相對論效應(yīng)及地球公轉(zhuǎn)帶來的影響。求：
（1）質(zhì)子的速度在什么范圍內(nèi)不會影響同步衛(wèi)星？
（2）假設(shè)某次磁暴中，某個質(zhì)子沿著地心方向進(jìn)入磁場后恰好與同步衛(wèi)星軌道擦肩而過，則與這一質(zhì)子相同速度的質(zhì)子流從進(jìn)入磁場到達(dá)同步衛(wèi)星軌道處的最短時間為多少？（提示：反三角函數(shù)：若sinθ=A，則θ=arcsinA，若cosθ=A，則θ=arccosA）
（3）為了更好研究來自空間的θ粒子特性，科學(xué)家們常會在地球上安裝探測站接受粒子。若某次太陽風(fēng)暴，經(jīng)分布在赤道上的探測器顯示只有112的赤道范圍沒有檢測到質(zhì)子。試討論此次太陽風(fēng)暴拋出的質(zhì)子到達(dá)地球可能包含的速度范圍。
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【考點】帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：70引用：1難度：0.2
相似題
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1．如圖，半徑為d的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場垂直圓所在的平面。一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子從圓周上a點對準(zhǔn)圓心O射入磁場，從b點折射出來，若α=60°，則帶電粒子射入磁場的速度大小為（ ?。?/h2>發(fā)布：2025/1/6 0:30:5組卷：272引用：2難度：0.6 -
2．如圖1所示，在xOy坐標(biāo)系中，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱，極板長度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強磁場區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)成，其中∠OAB=60°，OD=OA．磁場方向垂直于xOy平面向里，D、A位于y軸上。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右接連發(fā)射質(zhì)量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子，現(xiàn)在0～3t0時間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓，已知t=0時刻進(jìn)入兩板間的粒子，在t0時刻射入磁場時，恰好不會從磁場邊界射出磁場區(qū)域且圓心在x軸上，上述l、m、q、t0為已知量，U0=
，不考慮P、Q兩板電壓的變化對磁場的影響，也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響，求：ml2qt02
（1）t=0時刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度；
（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小及磁場區(qū)域的面積；
（3）t=t0時刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在勻強磁場中運動的時間。
發(fā)布：2024/12/30 0:0:1組卷：79引用：2難度：0.7 -
3．如圖所示，三角形ABC內(nèi)有垂直于三角形平面向外的勻強磁場，AB邊長為L，∠CAB=30°，∠B=90°，D是AB邊的中點?，F(xiàn)在DB段上向磁場內(nèi)射入速度大小相同、方向平行于BC的同種粒子（不考慮粒子間的相互作用和粒子重力），若從D點射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場，則AC邊上有粒子射出的區(qū)域長度為（ ?。?/h2>發(fā)布：2025/1/3 0:30:3組卷：300引用：1難度：0.5
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