2007年3月1日，国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收．作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较

Question

2007年3月1日，国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收．作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚变反应堆，届时从1升海水中提取氢的同位素氘，在这里和氚发生完全的核聚变反应，释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量，这就相当于人类为自己制造了一个小太阳，可以得到无穷尽的清洁能源．作为核聚变研究的实验设备，要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料．如图所示为EAST部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域，围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束．设离子质量为m，电荷量为q，环形磁场的内半径为R₁，外半径R₂=（1+

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（2）若要使从a区域沿任何方向，速率为v的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界，则b区域磁场的磁感应强度B至少为多大？
（3）若b区域内磁场的磁感应强度为B，离子从a区域中心O点沿半径OM方向以某一速度射入b区，恰好不越出磁场的外边界．请画出在该情况下离子在a、b区域内运动一个周期的轨迹，并求出周期T．

物理

作业搜用户2017-10-11

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优质解答

（1）根据电荷数守恒和质量数守恒知，A中应为

1

0

n；
B中应为：2

1

0

n；
C中应为：

4

2

He；
D中应为：

0

−1

e；
其中属于核巨变的是A；
根据爱因斯坦质能方程，释放的核能为：E=[m₂+m₃-（m_α+m_n）]c²
（2）如图所示，当离子的速度沿与内边界圆相切的方向射入磁场，且轨道与磁场外圆相切时所需磁场的磁感应强度B₁，即为要求的值．设轨迹圆的半径为r₁，
则r₁=(R2−R1)/(2)=(√(2))/(2)R₁ 
由：qvB₁=m(v2)/(r1) 
解之得：B₁=(√(2)mv)/(qR1)；
（3）如图2所示．
要使沿OM方向运动的离子不能穿越磁场，则其在环形磁场内的运动轨迹圆中最大值与磁场外边界圆相切．设这时轨迹圆的半径为r₂，速度为v₂，则：
r₂²+R₁²=（R₂-r₂）²　
解之得：r₂=R₁
由qv₂B=m(v22)/(r2)
解之得：v₂=(BqR1)/(m) 
离子在b区域中做匀速圆周运动的周期：
T₁=(2πm)/(qB)      
离子在b区域中一次运动的时间：
t₁=(3)/(4)T₁            
离子在a区域中由O到M点的运动时间t₂=(R1)/(v作业搜用户2017-10-11为您推荐：问题解析根据电荷数守恒和质量数守恒填写核反应方程；当离子的速度沿与内边界圆相切的方向射入磁场，且轨道与磁场外圆相切时所需磁场的磁感应强度B1，即为要求的值；要使沿OM方向运动的离子不能穿越磁场，则其在环形磁场内的运动轨迹圆中最大值与磁场外边界圆相切．名师点评本题考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；裂变反应和聚变反应．考点点评：本题关键是确定出符合题意的临界情况，然后由几何知识确定半径后由牛顿第二定律求其他量，本题中运动估计看似繁琐实际并不复杂，要有耐心．广告扫描下载二维码©2018 作业搜 联系方式：[e-mail]作业搜协议)

Answer 1

（1）根据电荷数守恒和质量数守恒知，A中应为

1

0

n；
B中应为：2

1

0

n；
C中应为：

4

2

He；
D中应为：

0

−1

e；
其中属于核巨变的是A；
根据爱因斯坦质能方程，释放的核能为：E=[m₂+m₃-（m_α+m_n）]c²
（2）如图所示，当离子的速度沿与内边界圆相切的方向射入磁场，且轨道与磁场外圆相切时所需磁场的磁感应强度B₁，即为要求的值．设轨迹圆的半径为r₁，
则r₁=(R2−R1)/(2)=(√(2))/(2)R₁ 
由：qvB₁=m(v2)/(r1) 
解之得：B₁=(√(2)mv)/(qR1)；
（3）如图2所示．
要使沿OM方向运动的离子不能穿越磁场，则其在环形磁场内的运动轨迹圆中最大值与磁场外边界圆相切．设这时轨迹圆的半径为r₂，速度为v₂，则：
r₂²+R₁²=（R₂-r₂）²　
解之得：r₂=R₁
由qv₂B=m(v22)/(r2)
解之得：v₂=(BqR1)/(m) 
离子在b区域中做匀速圆周运动的周期：
T₁=(2πm)/(qB)      
离子在b区域中一次运动的时间：
t₁=(3)/(4)T₁            
离子在a区域中由O到M点的运动时间t₂=(R1)/(v相关问答2016年5月13日国家卫生计生委疾控局发布《中国请问社区自治、居委会用英语怎么说啊,请问社区自治、海城二街6委16组翻译成英语是什么?急用~得道多助,矢道寡助中“兵革非不坚利”和“委而去之”这次师生交流会上,校委会采纳了由两个学生提出的建议听说有个国家快被海水淹没了,是那个国家?好像是“图屋、委、屈、窝、击、哭的部首分别是什么?某社区在进行新一届的居委会选举中，想了不少办法来吸（2分）2014年3月21日，继电、水实行阶梯计费中科合资广东炼化一体化项目于2011年3月4日正式为进一步推广使用高效节能空调，自2009年6月1日阅读下面的信息，根据这些信息完成下列填空①第29届首页语文数学英语物理化学历史政治生物其他Copyright © 2019 zaojiaoba.cn All Rights Reserved 版权所有 作业搜本站资料来自网友投稿及互联网，如有侵犯你的权益，请联系我们：[e-mail]湘ICP备12012010号)