据有关资料介绍,受控核聚变装置中有极高的温度,因而带电粒子(核聚变的原料)将没有通常意义上的“容器”可装,而是由磁场来约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内,右图是它的

◎ 题目

据有关资料介绍,受控核聚变装置中有极高的温度,因而带电粒子(核聚变的原料)将没有通常意义上的“容器”可装,而是由磁场来约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内,右图是它的截面图,在外径为R2=1.2m、内径R1=0.6m的环状区域内有垂直于截面向里的匀强磁场,磁感强度B=0.4T,若氦核(其比荷q/m=4.8×107c/kg)在平行于截面的平面内从内圆上A点沿各个方向射入磁场都不能穿出磁场的外边界,求氦核的最大速度.(不计带电粒子的重力)
魔方格

◎ 答案

设氦核沿与内圆相切方向射入磁场,且轨道与外圆相切时的速度为vm,则从A点以vm速度沿各方向射入磁场区的氦核都不能穿出磁场外边界,如图所示.由图知

魔方格
    r′=
R2-R1
2
=0.3m

qvB=m
v2
r
,得r=
mv
qB

氦核不穿出磁场外边界应满足的条件是
mvm
qB
≤r′

所以从内圆上A点沿各个方向射入磁场都不能穿出磁场的外边界时,氦核的速度范围为
   vm
Bqr′
m
=5.76×106m/s

答:氦核的最大速度为5.76×106m/s.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“据有关资料介绍,受控核聚变装置中有极高的温度,因而带电粒子(核聚变的原料)将没有通常意义上的“容器”可装,而是由磁场来约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内,右图是它的…”主要考查了你对  【向心力】,【牛顿第二定律】,【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。

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