(3)由带电粒子的比荷可知粒子运动的周期 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

“粒子发动机”是飞行器上用的一种新型发动机,静止在太空中的飞行器中,有一种装置,它利用电场加速带电粒子,形成向外发射的高速粒子流,从而对飞行器产生反冲力,使其产生加速度.由于单位时间内喷出的气体粒子质量很小,飞行器得到的加速度将非常小,但经过足够长时间的加速,同样可以得到很大的速度.某飞行器使用“粒子发动机”技术,已知飞行器的质量为M0=100 kg(不计发射粒子后飞行器质量的变化),发射的是1价氙离子,氙离子的等效电流大小为I=0.64 A,氙离子的比荷(电荷量与质量之比)为k==7.2×105 C/kg,气体氙离子被喷出时的速度v=3.0×104 m/s.求:

(1)加速电压U;

(2)粒子发动机的功率P0

(3)每秒钟射出的氙粒子数N;

(4)射出离子后,飞行器开始运动时的加速度a(不考虑万有引力和其他力);

(5)飞行器要到达的目的地是博雷利彗星,计划飞行3年(9.46×107 s),试估算飞行器所需要携带的氙的质量M.

查看答案和解析>>

精英家教网受控核聚变过程中可释放出巨大的内能,对于参与核聚变的带电粒子而言,没有通常意义上的“容器”可装.科技工作者设计出了一种利用磁场约束带电粒子运动,使参与核聚变的带电粒子约束在某个区域内的控制方案,这个方案的核心可简化为如下的模型:如图所示是一个截面为内径R1=0.10m、外径R2=0.20m的环状区域,O点为该环状区域的圆心,区域内有垂直于截面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.50T.将带电粒子源置于环状区域内侧的A点(位于O点的正下方),若带电粒子源能沿垂直磁场方向连续地向各个方向射出氦核,已知氦核的比荷q/m=4.8×107C/kg,不计带电粒子之间的相互作用力及其所受的重力.
(1)若氦核从A点射出时的速度大小为4.8×105m/s,则它在磁场区域内做匀速圆周运动的半径为多大?
(2)若某氦核从A点射出后,恰好能沿磁场区域的内侧运动,则此氦核由A点射出时的速度大小和方向如何?
(3)假设粒子源向各个方向射出的氦核的最大速率都相同,若要使射入磁场的所有氦核都不能穿出磁场外边界,求氦核的最大速率.

查看答案和解析>>

受控核聚变过程中可释放出巨大的内能,对于参与核聚变的带电粒子而言,没有通常意义上的“容器”可装.科技工作者设计出了一种利用磁场约束带电粒子运动,使参与核聚变的带电粒子约束在某个区域内的控制方案,这个方案的核心可简化为如下的模型:如图所示是一个截面为内径R1=0.10m、外径R2=0.20m的环状区域,O点为该环状区域的圆心,区域内有垂直于截面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.50T.将带电粒子源置于环状区域内侧的A点(位于O点的正下方),若带电粒子源能沿垂直磁场方向连续地向各个方向射出氦核,已知氦核的比荷q/m=4.8×107C/kg,不计带电粒子之间的相互作用力及其所受的重力.
(1)若氦核从A点射出时的速度大小为4.8×105m/s,则它在磁场区域内做匀速圆周运动的半径为多大?
(2)若某氦核从A点射出后,恰好能沿磁场区域的内侧运动,则此氦核由A点射出时的速度大小和方向如何?
(3)假设粒子源向各个方向射出的氦核的最大速率都相同,若要使射入磁场的所有氦核都不能穿出磁场外边界,求氦核的最大速率.
精英家教网

查看答案和解析>>

受控核聚变过程中可释放出巨大的内能,对于参与核聚变的带电粒子而言,没有通常意义上的“容器”可装.科技工作者设计出了一种利用磁场约束带电粒子运动,使参与核聚变的带电粒子约束在某个区域内的控制方案,这个方案的核心可简化为如下的模型:如图所示是一个截面为内径R1=0.10m、外径R2=0.20m的环状区域,O点为该环状区域的圆心,区域内有垂直于截面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.50T.将带电粒子源置于环状区域内侧的A点(位于O点的正下方),若带电粒子源能沿垂直磁场方向连续地向各个方向射出氦核,已知氦核的比荷q/m=4.8×107C/kg,不计带电粒子之间的相互作用力及其所受的重力.
(1)若氦核从A点射出时的速度大小为4.8×105m/s,则它在磁场区域内做匀速圆周运动的半径为多大?
(2)若某氦核从A点射出后,恰好能沿磁场区域的内侧运动,则此氦核由A点射出时的速度大小和方向如何?
(3)假设粒子源向各个方向射出的氦核的最大速率都相同,若要使射入磁场的所有氦核都不能穿出磁场外边界,求氦核的最大速率.

查看答案和解析>>

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.
精英家教网

查看答案和解析>>


同步练习册答案