练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    核聚变反应需要几百万度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应），通常采用磁约束的方法（托卡马克装置）．如图所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内．设环状磁场的内半径为R1，外半径为R2，磁场的磁感强度为B，若被束缚带电粒子的比荷为q/m，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度．求：
    （1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度．
    （2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度．
    分析：（1）粒子若沿径向飞出，临界情况为粒子恰好与外环相切，根据几何关系求出运动的轨道半径，再根据带电粒子在磁场中轨道半径公式求出最大的速度．
    （2）粒子沿环状域的内边界圆的切线方向射入磁场时，此时的轨道半径为最小的轨道半径，此时粒子若不能出磁场，则所以粒子都不会出磁场，根据几何关系求出轨道半径，再通过轨道半径公式求出最大的速度．
    解答：解：（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场区域的最大速度粒子沿圆弧从B到A，恰与环状域外圆相切，0′为轨道圆心．设AO′=BO′=r，由几何关系（R2-r）2=r2+R12，
    又r=
    mv
    qB
    ，
    可得v=
    qB(R22-R2)
    2R2m
    ．
    （2）粒子沿环状域的内边界圆的切线方向射入磁场时，轨道半径最大为rm=
    R2-R1
    2
    ，由rm=
    mv
    qB
    ，得
    vm=
    qB(R2-R1)
    2m
    ．
    答：（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度为
    qB(R22-R2)
    2R2m
    ．
    （2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度为
    qB(R2-R1)
    2m
    ．
    点评：本题对数学几何的能力要求较高，关键找出临界的半径，再通过带电粒子在磁场中的半径公式求出临界的速度．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    核聚变反应需要几百万度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应），通常采用磁约束的方法（托卡马克装置）．如图5-6-18所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内．设环状磁场的内半径为R1=0.5m，外半径R2=1.0m，磁场的磁感强度B=1.0T，若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/㎏，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度．
    求：（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度．
    （2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    核聚变反应需要几百万度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应），通常采用磁约束的方法（托卡马克装置）。如图所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m，外半径R2=1.0m，磁场的磁感强度B=1.0T，若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/㎏，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度。

    求：（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度。

    （2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度。

     

     

     

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2012年沪科版高中物理选修3-1 5.6洛伦兹力与现代科技练习卷（解析版） 题型：计算题

    核聚变反应需要几百万度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应），通常采用磁约束的方法（托卡马克装置）。如图所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m，外半径R2=1.0m，磁场的磁感强度B=1.0T，若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/㎏，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度。

    求：（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度。

    （2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度。

     

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2011-2012蚌埠二中高三12月月考物理试卷 题型：计算题

    核聚变反应需要几百万度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应），通常采用磁约束的方法（托卡马克装置）。如图所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m，外半径R2=1.0m，磁场的磁感强度B=1.0T，若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/㎏，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度。

    求：（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度。

    （2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度。

     

     

     

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案