(2)要使帶電粒子能穿越磁場區(qū)域而不再返回到電場中.磁場的寬度最大為多少 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

可控熱核聚變反應堆產(chǎn)生能量的方式和太陽類似，因此，它被俗稱為“人造太陽”．熱核反應的發(fā)生需要幾百萬度以上的高溫，因而反應中的大量帶電粒子沒有通常意義上的容器可裝．人類正在積極探索各種約束裝置，磁約束托卡馬克裝置就是其中一種．如圖K38－12所示為該裝置的簡化模型．有一個圓環(huán)形區(qū)域，區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，已知其截面內(nèi)半徑為R1＝1.0 m，磁感應強度為B＝1.0 T，被約束粒子的比荷為＝4.0×107 C/kg，該帶電粒子從中空區(qū)域與磁場交界面上的P點以速度v0＝4.0×107 m/s沿環(huán)的半徑方向射入磁場(不計帶電粒子在運動過程中的相互作用，不計帶電粒子的重力)．

(1)為約束粒子不穿越磁場外邊界，求磁場區(qū)域的最小外半徑R2.

(2)若改變該粒子的入射速率v，使v＝v0，求該粒子從P點進入磁場開始到第一次回到P點所需要的時間t.

圖K38－12

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如圖所示，坐標空間中有場強為E的勻強電場和磁感應強度 為B的勻強磁場，y軸為兩種場的分界面，圖中虛線為磁場區(qū)域的右邊界.現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為-q的帶電粒子從電場中坐標位置(-L，0)處，以初速度v0沿x軸正方向開始運動，且已知.試求:要使帶電粒子能穿越磁場區(qū)域而不再返回電場中，磁場的寬度d應滿足的條件.

 

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如圖所示，坐標空間中有場強為E的勻強電場和磁感應強度 為B的勻強磁場，y軸為兩種場的分界面，圖中虛線為磁場區(qū)域的右邊界.現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為-q的帶電粒子從電場中坐標位置(-L，0)處，以初速度v0沿x軸正方向開始運動，且已知.試求:要使帶電粒子能穿越磁場區(qū)域而不再返回電場中，磁場的寬度d應滿足的條件.

 

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如圖所示，坐標空間中有場強為E的勻強電場和磁感應強度為B的勻強磁場，y軸為兩種場的分界面，圖中虛線為磁場區(qū)域的右邊界．現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為-q的帶電粒子從電場中坐標位置（-L，0）處，以初速度v沿x軸正方向開始運動，且已知．
試求：要使帶電粒子能穿越磁場區(qū)域而不再返回電場中，磁場的寬度d應滿足的條件．

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如圖所示，坐標空間中有場強為E的勻強電場和磁感應強度為B的勻強磁場，y軸為兩種場的分界面，圖中虛線為磁場區(qū)域的右邊界．現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為-q的帶電粒子從電場中坐標位置（-L，0）處，以初速度v沿x軸正方向開始運動，且已知．
試求：要使帶電粒子能穿越磁場區(qū)域而不再返回電場中，磁場的寬度d應滿足的條件．

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一．選擇題：

1.CD

2.A

3.C

4.CD

5.ABC

6.BD 

7.B

8.AD 

9.D

10.B 

11.A 

12.D

13.C

二．實驗題

14．  C  F     A D   

15. 375       I       R0 

16．B    D   ，電路圖為變阻器分壓，電流表外接，連線略

17．若橫軸為R（電路為電壓表和電阻箱串聯(lián)，接上電源開關(guān)），則    若橫軸為（電路為電壓表和電阻箱并聯(lián)，接上電源開關(guān)），則，

三計算題

18．解：（1）當B最小時，安培力最小沿斜面向上，由左手定則可知，B的方向垂直斜面向上，由平衡條件可得F安=mgsinα, F安=BIL。所以

（2）無壓力時，F(xiàn)安=mg，，由左手定則可知，B的方向水平向左。

19．解：由圖得：a＝＝0.5m/s2，

前2s有：F2－mg sina＝ma，2s后有：F2＝mg sina，代入數(shù)據(jù)可解得：m＝1kg，a＝30°。

20．解：（1）設(shè)物塊的質(zhì)量為m，其開始下落處的位置距BC的豎直高度為h，到達B點時的速度為v，小車圓弧軌道半徑為R。由機械能守恒定律，有：mgh=mv2

根據(jù)牛頓第二定律，有：9mg－mg=m解得h=4R

則物塊開始下落的位置距水平軌道BC的豎直高度是圓弧半徑的4倍。

（2）設(shè)物塊與BC間的滑動摩擦力的大小為F，物塊滑到C點時與小車的共同速度為v'，物塊在小車上由B運動到C的過程中小車對地面的位移大小為s。依題意，小車的質(zhì)量為3m，BC長度為10R。由滑動摩擦力有：  F=μmg

由動量守恒定律，有mv=(m+3m)v/  對物塊、小車分別應用動能定理，有

－F(10R+s)=mv/2 －mv2    Fs=(3m)v/2－0   μ＝0.3

21.解：粒子在電場中做類平拋運動，豎直速度Vy=at，加速度

水平位移L=V0t，由以上各式得進入電場時的合速度為，方向與y軸成450，

（2）帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動  ，與右邊界相切時，由幾何關(guān)系得Rsin450+R=d,解得，故磁場的寬度最大為

 

 

 

 


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