2021年5月28日凌晨，中科院合肥物質(zhì)科學研究院的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（如圖）創(chuàng)造新的世界紀錄，向核聚變能源應(yīng)用邁出了重要的一步?，F(xiàn)有一個控制粒子運動的簡化模型，如圖所示，同一平面內(nèi)存在兩同心圓形邊界，圓心在O點，半徑分別為R1=1m、R2=2m,中間圓形區(qū)域內(nèi)沒有磁場，只有環(huán)形區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強度大小為B=0.4T的勻強磁場。在圓心O點有一可看成質(zhì)點的粒子源，只在與磁場垂直的平面內(nèi)朝各個方向源源不斷地放出相同種類的帶正電的粒子，各粒子的速度大小不一定相同，不計粒子重力、粒子間的相互作用和粒子間碰撞，不考慮相對論效應(yīng)，粒子比荷qm=2×108C/kg。
（1）沿垂直紙面向里方向看，粒子進入磁場后是順時針方向運動還是逆時針方向運動；若某個粒子的速度大小v1=1.6×107m/s,則該粒子進入環(huán)形磁場區(qū)域后，在磁場中運動的軌道半徑r1多大；
（2）若剛好沒有粒子穿出環(huán)形磁場的外圓形邊界，求粒子在磁場中運動的最大速度；
（3）若有大量這樣相同的粒子源分布在以O(shè)為圓心，以12R1為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)（圖中未畫出），所有粒子源射出粒子的速度方向都只分布在與磁場垂直的平面內(nèi)，要使粒子源放出的所有粒子都不能穿出外部圓形磁場邊界，若磁感應(yīng)強度B=0.4T不變，則粒子源放射的粒子最大速度不能超過多少？
q
m
=
2
×
1
0
8
1
2
R
1
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：40引用：1難度：0.4
相似題
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1．如圖1所示，在xOy坐標系中，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 -
2．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 -
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。現(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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