“國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃”是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，其原理主要是將發(fā)生熱核反應的高能粒子束縛在磁場中，其中一種設計方案原理如圖所示，空間中存在兩個以O為圓心的圓形保護磁場，磁場方向均垂直于紙面，磁場Ⅰ、Ⅱ的半徑分別為R₁、R₂，粒子在O點發(fā)生熱核反應。其中R₁=2R₀，R₂=3R₀，半徑為R₁的圓內磁感應強度大小為B₁。有一電荷量為q,質量為m的粒子由O點以速度v射出，不計粒子的重力，不計任何阻力。
（1）若粒子不能射出半徑為R₁的圓形區(qū)域，求粒子速度的最大值v₁；
（2）若要使束縛效果最好，則半徑R₁和R₂之間的圓環(huán)內磁感應強度B₂要與B₁方向相同還是相反？在取得最大束縛效果的情況下，若B₂=
B
1
2
，為使粒子不能射出半徑R₂的圓形區(qū)域，求粒子速度的最大值v₂；
（3）當粒子速度大于v₁時，若半徑R₁和R₂之間的圓環(huán)內磁感應強度B₂與B₁方向相反，要使粒子射出時的速度方向的反向延長線恰好經過O點，求磁感應強度B₂的大小。

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【解答】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：18難度：0.4

相似題

1．如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁場的磁感應強度為B，在xOy平面內，從原點O處與x軸正方向成角θ（0＜θ＜π），以速率v發(fā)射個帶正電的粒子（重力不計），則下列說法正確的是（　　）

A．若v一定，θ越大，則粒子離開磁場的位置距O點越遠

B．若v一定，θ越大，則粒子在磁場中運動的時間越短

C．若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大

D．若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的時間越短

發(fā)布：2024/11/15 13:30:1組卷：170引用：4難度：0.4

2．如圖甲所示，在真空中半徑r=3×10^-2m的圓形區(qū)域內．有磁感應強度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
解析
3．如圖所示，質量為m、電荷量為q的帶電粒子，經電勢差為U的電場加速后，從O點垂直MN邊界進入磁感應強度大小為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難度：0.5
解析

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