“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，其原理主要是将发生热核反应的高能粒子束缚在磁场中，其中一种设计方案原理如图所示，空间中存在两个以O为圆心的圆形保护磁场，磁场方向均垂直于纸面，磁场Ⅰ、Ⅱ的半径分别为R1、R2，粒子在O点发生热核反应。其中R1=2R0，R2=3R0，半径为R1的圆内磁感应强度大小为B1。有一电荷量为q,质量为m的粒子由O点以速度v射出，不计粒子的重力，不计任何阻力。
（1）若粒子不能射出半径为R1的圆形区域，求粒子速度的最大值v1；
（2）若要使束缚效果最好，则半径R1和R2之间的圆环内磁感应强度B2要与B1方向相同还是相反？在取得最大束缚效果的情况下，若B2=B12，为使粒子不能射出半径R2的圆形区域，求粒子速度的最大值v2；
（3）当粒子速度大于v1时，若半径R1和R2之间的圆环内磁感应强度B2与B1方向相反，要使粒子射出时的速度方向的反向延长线恰好经过O点，求磁感应强度B2的大小。
B
1
2
【答案】（1）粒子速度的最大值为；
（2）若要使束缚效果最好，则半径R1和R2之间的圆环内磁感应强度B2要与B1方向相同；在取得最大束缚效果的情况下，若B2=，为使粒子不能射出半径R2的圆形区域，粒子速度的最大值为；
（3）磁感应强度B2的大小为。
q
B
1
R
0
m
（2）若要使束缚效果最好，则半径R1和R2之间的圆环内磁感应强度B2要与B1方向相同；在取得最大束缚效果的情况下，若B2=
B
1
2
13
q
B
1
R
0
12
m
（3）磁感应强度B2的大小为
4
5
B
1
【解答】
【点评】
声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。
发布：2024/6/27 10:35:59组卷：21引用：2难度：0.4
相似题
-
1．如图1所示，在xOy坐标系中，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l,紧靠极板的右边缘的有界匀强磁场区域由ΔAB0和矩形0BCD构成，其中∠OAB=60°，OD=OA．磁场方向垂直于xOy平面向里，D、A位于y轴上。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右接连发射质量为m,电荷量为+q、速度相同的带电粒子，现在0～3t0时间内两板间加上如图2所示的电压，已知t=0时刻进入两板间的粒子，在t0时刻射入磁场时，恰好不会从磁场边界射出磁场区域且圆心在x轴上，上述l、m、q、t0为已知量，U0=
，不考虑P、Q两板电压的变化对磁场的影响，也不考虑粒子的重力及粒子间的相互影响，求：ml2qt02
（1）t=0时刻进入两板间的带电粒子射入磁场时的速度；
（2）匀强磁场的磁感应强度的大小及磁场区域的面积；
（3）t=t0时刻进入两板间的带电粒子在匀强磁场中运动的时间。
发布：2024/12/30 0:0:1组卷：87引用：2难度：0.7 -
2．如图，半径为d的圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场垂直圆所在的平面。一带电量为q、质量为m的带电粒子从圆周上a点对准圆心O射入磁场，从b点折射出来，若α=60°，则带电粒子射入磁场的速度大小为（ ）发布：2025/1/6 0:30:5组卷：272引用：2难度：0.6 -
3．如图所示，三角形ABC内有垂直于三角形平面向外的匀强磁场，AB边长为L，∠CAB=30°，∠B=90°，D是AB边的中点。现在DB段上向磁场内射入速度大小相同、方向平行于BC的同种粒子（不考虑粒子间的相互作用和粒子重力），若从D点射入的粒子恰好能垂直AC边射出磁场，则AC边上有粒子射出的区域长度为（ ）发布：2025/1/3 0:30:3组卷：303引用：1难度：0.5
