核聚變是能源的圣杯,但需要在極高溫度下才能實現(xiàn),最大難題是沒有任何容器能夠承受如此高溫。托卡馬克采用磁約束的方式,把高溫條件下高速運動的離子約束在小范圍內巧妙實現(xiàn)核聚變。相當于給反應物制作一個無形的容器。2018年11月12日我國宣布“東方超環(huán)”(我國設計的全世界唯一一個全超導托卡馬克)首次實現(xiàn)一億度運行,令世界震驚,使我國成為可控核聚變研究的領軍者。
(1)2018年11月16日,國際計量大會利用玻爾茲曼常量將熱力學溫度重新定義。玻爾茲曼常量k可以將微觀粒子的平均動能與溫度定量聯(lián)系起來,其關系式為Ek=32kT,其中k=1.380649×10-23J/K.請你估算溫度為一億度時微觀粒子的平均動能(保留一位有效數(shù)字)。
(2)假設質量為m、電量為q的微觀粒子,在溫度為T0時垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場,求粒子運動的軌道半徑。
(3)東方超環(huán)的磁約束原理可簡化如圖。在兩個同心圓環(huán)之間有很強的勻強磁場,兩圓半徑分別為r1、r2,環(huán)狀勻強磁場圍成中空區(qū)域,中空區(qū)域內的帶電粒子只要速度不是很大都不會穿出磁場的外邊緣,而被約束在該區(qū)域內。已知帶電粒子質量為m、電量為q、速度為v,速度方向如圖所示。要使粒子不從大圓中射出,求環(huán)中磁場的磁感應強度最小值。
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:112引用:2難度:0.7
相似題
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1.如圖1所示,在xOy坐標系中,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關于x軸對稱,極板長度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強磁場區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構成,其中∠OAB=60°,OD=OA.磁場方向垂直于xOy平面向里,D、A位于y軸上。位于極板左側的粒子源沿x軸向右接連發(fā)射質量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子,現(xiàn)在0~3t0時間內兩板間加上如圖2所示的電壓,已知t=0時刻進入兩板間的粒子,在t0時刻射入磁場時,恰好不會從磁場邊界射出磁場區(qū)域且圓心在x軸上,上述l、m、q、t0為已知量,U0=
,不考慮P、Q兩板電壓的變化對磁場的影響,也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響,求:ml2qt02
(1)t=0時刻進入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度;
(2)勻強磁場的磁感應強度的大小及磁場區(qū)域的面積;
(3)t=t0時刻進入兩板間的帶電粒子在勻強磁場中運動的時間。發(fā)布:2024/12/30 0:0:1組卷:79引用:2難度:0.7 -
2.如圖,半徑為d的圓形區(qū)域內有磁感應強度為B的勻強磁場,磁場垂直圓所在的平面。一帶電量為q、質量為m的帶電粒子從圓周上a點對準圓心O射入磁場,從b點折射出來,若α=60°,則帶電粒子射入磁場的速度大小為( ?。?/h2>
發(fā)布:2025/1/6 0:30:5組卷:272引用:2難度:0.6 -
3.如圖所示,三角形ABC內有垂直于三角形平面向外的勻強磁場,AB邊長為L,∠CAB=30°,∠B=90°,D是AB邊的中點?,F(xiàn)在DB段上向磁場內射入速度大小相同、方向平行于BC的同種粒子(不考慮粒子間的相互作用和粒子重力),若從D點射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場,則AC邊上有粒子射出的區(qū)域長度為( ?。?/h2>
發(fā)布:2025/1/3 0:30:3組卷:300引用:1難度:0.5
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