问题标题:
(2004•江苏模拟)据有关资料介绍,受控核聚变装置中有极高的温度,因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装,而是由磁场约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内.现按下面的简
问题描述:
(2004•江苏模拟)据有关资料介绍,受控核聚变装置中有极高的温度,因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装,而是由磁场约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内.现按下面的简化条件来讨论这个问题:如图所示是一个截面为内径R1=0.6m、外径R2=1.2m的环状区域,区域内有垂直于截面向里的匀强磁场.已知氦核的荷质比
(1)实践证明,氦核在磁场区域内沿垂直于磁场方向运动,速度v的大小与它在磁场中运动的轨道半径r有关,试导出v与r的关系式.
(2)若氦核沿磁场区域的半径方向,平行于截面从A点射入磁场,画出氦核在磁场中运动而不穿出外边界的最大圆轨道示意图.
(3)若氦核平行于截面从A点沿各个方向射入磁场都不能穿出磁场外边界,求氦核的最大速度.
李乃昌回答:
(1)设氦核质量为m,电量为q,以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中做半径为r的匀速圆周运动,
由洛仑兹力公式和牛顿定律,
得qvB=mv
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