据有关资料介绍,受控热核聚变反应装置中有极高的温度,因而带电粒子将没有通常意义上的容器可装,而是由磁场约束带电粒子运动将其束缚在某个区域内,现按下面的简化条件来讨

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 磁场,地磁场/2023-04-12 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

据有关资料介绍,受控热核聚变反应装置中有极高的温度,因而带电粒子将没有通常意义上的容器可装,而是由磁场约束带电粒子运动将其束缚在某个区域内,现按下面的简化条件来讨论这个问题,如图所示,有一个环形区域,其截面内半径为,外半径为R2="1." 0 m,区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,已知磁感应强度B="1.0" T,被束缚粒子的荷质比为=4.0×107C/kg,不计带电粒子在运动过程中的相互作用,不计带电粒子的重力.
(1)若中空区域中的带电粒子沿环的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度v0.
(2)若中空区域中的带电粒子以(1)中的最大速度v0沿圆环半径方向射入磁场,求带电粒子从进入磁场开始到第一次回到该点所需要的时间t。

◎ 答案

(1)带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度
(2)带电粒子从进入磁场开始到第一次回到该点所需要的时间t=5.74×10-7s

◎ 解析

设粒子在磁场中做圆周运动的最大半径为r,则r=,如图所示,由几何关系得


故带电粒子进入磁场绕圆转过3600-(1800一600)=2400又回到中空部分.粒子的运动轨迹如图所示,故粒子从P点进入磁场到第一次回到P点时,粒子在磁场中运动时间为
粒子在中空部分运动时间为,
粒子运动的总时间为=5.74×10-7s。

◎ 知识点

    专家分析,试题“据有关资料介绍,受控热核聚变反应装置中有极高的温度,因而带电粒子将没有通常意义上的容器可装,而是由磁场约束带电粒子运动将其束缚在某个区域内,现按下面的简化条件来讨…”主要考查了你对  【磁场,地磁场】  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。

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