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    1． 关于带电粒子在电场中和在磁场中的受力问题.下列哪些说法是正确的 A．由静止释放的粒子在匀强电场中一定受力.受力过程中动能增加 B．运动的粒子在磁场中一定受力 C．运动的粒子在电场中受力时.动能一定增加 D．运动的粒子在电场中受力时.动能可以减少 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    关于带电粒子在电场中和在磁场中的受力问题(不考虑其它受力)，下列哪些说法是正确的

    A．由静止释放的粒子在匀强电场中一定受力，受力过程中动能增加

    B．运动的粒子在磁场中一定受力

    C．运动的粒子在电场中受力时，动能一定增加

    D．运动的粒子在电场中受力时，动能可以减少

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    材料一：在现代物理学中，为了深入到原子核内部，进一步研究物质的微观结构和相互作用的规律，人们用能量很高的带电粒子去轰击各种原子核，观察它们的变化情况.早期制成的加速器就是利用高压电源的电势差来加速带电粒子的.这种类型的加速器受到实际所能达到的电势差的限制，粒子获得的能量并不太高.1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋粒子加速器.如图所示，下图为回旋粒子加速器的工作原理图，AA′间有一交变电场，在中心A0处有粒子源，以一定的初速度v0垂直进入匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动，经过一段时间到达A1时，在A1A1′处受到电场的加速，速率增加到v1.粒子以速率v1在磁场中做匀速圆周运动，又经过一段时间，到达A2′，在A2′A2处粒子又一次受到电场的加速，速率增加到v2.如此继续下去，每当粒子运动到AA′间时，速率都将一步一步地增大.

    材料二：根据爱因斯坦的狭义相对论观点，相对论的质量速率公式：m=

    其中m0表示物体静止时的质量，m表示物体以速率v运动时的质量，c表示光速，若质点的速率远小于光速，则m→m0，质量保持不变，回到牛顿经典力学的观点.

    根据以上材料回答问题：

    (1)为了保证带电粒子在回旋加速器中如图所示的那样不断被加速，带电粒子的运动周期T1与交变电场的周期T2之间的关系为_____________.

    (2)在20世纪30年代末发现，这种回旋加速器加速质子时，最高能量仅能达到20 MeV，要想进一步提高质子的速度很困难，这是因为_________________________________________.

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    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：如图所示的是一个截面为内径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
    q
    m
    =4.8×107c/hg    ，磁场的磁感应强度B=0.4T，不计带电粒子重力．
    （1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（
     11
    H）聚变成氦核（
     42
    He    ），同时放出2个正电子（
     01
    e    ）和2个中微子（v0），请写出该氢核聚变反应的方程，并给出一次核反应所释放能量的表达式．（氢核、氦核及电子的质量分别为mp、mα、me，光速为c）
    （2）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；
    （3）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；
    （4）若氦核在平行于截面从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．
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    （2007?肇庆二模）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：如图所示的是一个截面为内径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
    q
    m
    =4.8×107c/hg    ，磁场的磁感应强度B=0.4T，不计带电粒子重力．
    （1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（
     
    1
    1
    H）聚变成氦核（
     
    4
    2
    He    ），同时放出2个正电子（
     
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    1
    e    ）和2个中微子（v0），请写出该氢核聚变反应的方程，并给出一次核反应所释放能量的表达式．（氢核、氦核及电子的质量分别为mp、mα、me，光速为c）
    （2）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；
    （3）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；
    （4）若氦核在平行于截面从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．

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    半个世纪以来，热核聚变的研究一直围绕着一个主题，那就是要实现可控的核聚变反应，造出一个人造太阳，一劳永逸地解决人类的能源危机。在受控核聚变装置中，需要把核反应物质——氘（）和氚（）“加热”到上亿度而成为等离子体，而这些等离子体无法用通常意义上的“容器”盛装，只能用强磁场来束缚它们。前不久，中国科学家率先建成了世界上第一个可控全超导核聚变实验装置，模拟太阳实现可控的核聚变。

    可控全超导核聚变装置从内到外有五层部件构成，比较复杂。现在按下面的简化模型来讨论这个问题：如图所示，设想最关键的环状磁容器是一个横截面为环形的区域：内径为R1，外径为R2，区域内有垂直于截面向里的磁感强度为B的匀强磁场。

    （1）该核反应方程式为：_____________________________；

    （2）已知氘（）、氚（）、氦（）核、中子（）的静质量分别为m1、m2、m3、m4，那么在每一个核反应中释放的能量为多少？（已知光速为C）

    （3）若等离子体源恰好放置在环心O点，它能沿半径方向辐射出各种速率的带电粒子，这些带电粒子的最大荷质比为k，不计带电离子的重力，该磁场能够约束住的这些带电粒子的最大速率是多少？

     

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