1.
甲辰龙年,有研究者用如图装置实现“双龙戏珠”。图中M
1M
2和N
1N
2、M
3M
4和N
3N
4组成两对平行极板,将空间分隔为I、II、III三个区域,三个区域中有垂直于纸面的匀强磁场如图甲,磁感应强度均为
。两发射源紧靠极板放置,每秒每个发射源分别射出10
4个垂直极板初速度大小
的正或负电子。正负电子每次经过狭缝均被加速,极板电压U
MN随时间变化由如图乙。经多次加速,正负电子恰能在荧光球表面上某点相遇,并被荧光球吸收发出荧光,实现“双龙戏珠”。已知电子比荷
, 电子质量
;以两发射源连线中点O为坐标原点,平行极板向右方向为x轴正方向;荧光球半径
, 球心位置在x轴上;极板N
1N
2、M
3M
4间距
。由于极板间距极小,忽略正负电子之间相互作用、过狭缝时间及正负电子穿越极板的动能损失、忽略场的边缘效应和相对论效应,计算时
。
(1)正负电子各由哪个发射源射出?求电压UMN的周期T;
(2)求t=0时刻发射的正负电子相遇的时刻t0和荧光球球心的位置x1;
(3)求正负电子每秒对荧光球的冲量I;
(4)以“⌒”为一“龙节”,若同(2)在不改变“龙节”情况下,沿x轴微调荧光球的球心位置,求仍能使荧光球发光的球心位置范围。