核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图,环状匀强磁场围成中空
◎ 题目
核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m,外半径R2=1.0m,磁场的磁感强度B=1.0T,若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/kg,中空域内带电粒子具有各个方向的速度。试计算: (1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度; (2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度。 |
◎ 答案
解:(1)要粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场,则粒子的临界轨迹必须要与外圆相切,轨迹如图所示 由图中知r12+R12=(R2-r1)2 解得r1=0.375m 由得 所以粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度为v1=1.5×107m/s (2)当粒子以v2的速度沿与内圆相切方向射入磁场且轨道与外圆相切时,则以v1速度沿各方向射入磁场区的粒子都不能穿出磁场边界,如图所示 由图中知 由得 所以所有粒子不能穿越磁场的最大速度v2=1.0×107m/s |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图,环状匀强磁场围成中空…”主要考查了你对 【带电粒子在匀强磁场中的运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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