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菁優(yōu)網(wǎng)核聚變是能源的圣杯,但需要在極高溫度下才能實現(xiàn),最大難題是沒有任何容器能夠承受如此高溫。托卡馬克采用磁約束的方式,把高溫條件下高速運動的離子約束在小范圍內(nèi)巧妙實現(xiàn)核聚變。相當于給反應(yīng)物制作一個無形的容器。2018年11月12日我國宣布“東方超環(huán)”(我國設(shè)計的全世界唯一一個全超導(dǎo)托卡馬克)首次實現(xiàn)一億度運行,令世界震驚,使我國成為可控核聚變研究的領(lǐng)軍者。
(1)2018年11月16日,國際計量大會利用玻爾茲曼常量將熱力學(xué)溫度重新定義。玻爾茲曼常量k可以將微觀粒子的平均動能與溫度定量聯(lián)系起來,其關(guān)系式為Ek=
3
2
kT,其中k=1.380649×10-23J/K.請你估算溫度為一億度時微觀粒子的平均動能(保留一位有效數(shù)字)。
(2)假設(shè)質(zhì)量為m、電量為q的微觀粒子,在溫度為T0時垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,求粒子運動的軌道半徑。
(3)東方超環(huán)的磁約束原理可簡化如圖。在兩個同心圓環(huán)之間有很強的勻強磁場,兩圓半徑分別為r1、r2,環(huán)狀勻強磁場圍成中空區(qū)域,中空區(qū)域內(nèi)的帶電粒子只要速度不是很大都不會穿出磁場的外邊緣,而被約束在該區(qū)域內(nèi)。已知帶電粒子質(zhì)量為m、電量為q、速度為v,速度方向如圖所示。要使粒子不從大圓中射出,求環(huán)中磁場的磁感應(yīng)強度最小值。

【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:110引用:2難度:0.7
相似題
  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.如圖所示,直角坐標系xOy的第一象限內(nèi)有方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度B=
    π
    10
    T的勻強磁場,第三象限內(nèi)有方向沿y軸負方向、電場強度E=20V/m的勻強電場.現(xiàn)將大量質(zhì)量相等、帶電量不同的粒子,從y軸上PQ之間各處沿x軸正方向于某一瞬間全部射入磁場.已知粒子的質(zhì)量m=10-10kg,初速度v0=1.6×103m/s,帶電量q的范圍為2.5×10-6C至1×10-5C,所有粒子都能從坐標原點O處進入第三象限.足夠大的熒光屏MN位于直線y=-0.64m處,粒子打到熒光屏的瞬間,熒光屏上被粒子擊中的位置會發(fā)光.不計粒子重力,計算時可取
    16
    π
    =5,求:
    (1)PQ兩點之間的距離;
    (2)熒光屏發(fā)光的持續(xù)時間;
    (3)已知帶電量q=1×10-5C的粒子能夠打中熒光屏的A點.若將熒光屏繞A點順時針轉(zhuǎn)過一定角度θ(如圖中虛線所示),且θ滿足0<θ<135°.試問是否存在一個角度θ使得從PQ之間同時釋放的所有粒子能夠在同一時刻到達熒光屏.若存在,請求出θ的值;若不存在,請說明原因.

    發(fā)布:2024/11/15 8:0:2組卷:8引用:1難度:0.5
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,經(jīng)電勢差為U的電場加速后,從O點垂直MN邊界進入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中,速度方向與磁場方向垂直,最后在MN邊界上的P點.設(shè)帶電粒子初速度為零且不計重力:
    ①計算粒子進入磁場時的速率;
    ②判斷該粒子帶正電還是負電;
    ③計算OP間的距離.

    發(fā)布:2024/11/15 8:0:2組卷:257引用:1難度:0.5
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.如圖甲所示,在真空中半徑r=3×10-2m的圓形區(qū)域內(nèi).有磁感應(yīng)強度B=0.2T.方向如圖的勻強磁場.一束帶正電的粒子電荷量q=1.6×10-19C,質(zhì)量m=1.6×10-27kg,以初速度v0=1.0×106m/s.從磁場邊界上直徑ab的a端沿各個方向射入磁場且初速度方向都垂直于磁場方向.不計粒子重力.計算時取sin=37°=0.6,cos37°=0.8.求:
    (1)當粒子的速度方向與直徑ab的夾角α為多少時.粒子剛好從磁場邊界b處飛出磁場.該粒子在磁場中運動的時間是多少?
    (2)若粒子射入磁場的速度改為v=3.0×105m/s,其他條件不變.試用曲線在圖乙中畫出該束粒子在磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域.要求有簡要的文字說明.

    發(fā)布:2024/11/15 8:0:2組卷:12引用:0難度:0.9
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