如圖所示為EAST部分裝置的簡(jiǎn)化模型:垂直紙面的有環(huán)形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b區(qū)域,圍著磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的圓形a區(qū)域,a區(qū)域內(nèi)的離子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。離子的速度只要不超過(guò)某值,就不能穿過(guò)環(huán)形磁場(chǎng)的外邊界而逃逸,從而被約束.設(shè)離子質(zhì)量為m,電荷量為q,環(huán)形磁場(chǎng)的內(nèi)半徑為
,外半徑
.
(1)將下列核反應(yīng)方程補(bǔ)充完整,指出哪個(gè)屬于核聚變方程.并求出聚變過(guò)程中釋放的核能
.已知
的質(zhì)量為
,
的質(zhì)量為
。
粒子的質(zhì)量為
的質(zhì)量為
質(zhì)子質(zhì)量為
,電子質(zhì)量為
,光速為c
(2)若要使從a區(qū)域沿任何方向,速率為v 的離子射入磁場(chǎng)時(shí)都不能越出磁場(chǎng)的
外邊界,則b區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度至少為多大?
(3)若b區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.離子從a區(qū)域中心o點(diǎn)沿半徑OM方向
以某一速度射入b區(qū)域,恰好不越出磁場(chǎng)的外邊界.請(qǐng)畫出在該情況下離子在
a b區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡,并求出周期.