2021年5月28日凌晨，中科院合肥物质科学研究院的全超导托卡马克核聚变实验装置（如图）创造新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出了重要的一步。现有一个控制粒子运动的简化模型，如图所示，同一平面内存在两同心圆形边界，圆心在O点，半径分别为R1=1m、R2=2m,中间圆形区域内没有磁场，只有环形区域内分布着方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B=0.4T的匀强磁场。在圆心O点有一可看成质点的粒子源，只在与磁场垂直的平面内朝各个方向源源不断地放出相同种类的带正电的粒子，各粒子的速度大小不一定相同，不计粒子重力、粒子间的相互作用和粒子间碰撞，不考虑相对论效应，粒子比荷qm=2×108C/kg。
（1）沿垂直纸面向里方向看，粒子进入磁场后是顺时针方向运动还是逆时针方向运动；若某个粒子的速度大小v1=1.6×107m/s,则该粒子进入环形磁场区域后，在磁场中运动的轨道半径r1多大；
（2）若刚好没有粒子穿出环形磁场的外圆形边界，求粒子在磁场中运动的最大速度；
（3）若有大量这样相同的粒子源分布在以O为圆心，以12R1为半径的圆形区域内（图中未画出），所有粒子源射出粒子的速度方向都只分布在与磁场垂直的平面内，要使粒子源放出的所有粒子都不能穿出外部圆形磁场边界，若磁感应强度B=0.4T不变，则粒子源放射的粒子最大速度不能超过多少？
q
m
=
2
×
1
0
8
1
2
R
1
【答案】（1）沿垂直纸面向里方向看，粒子进入磁场后沿逆时针方向运动；在磁场中运动的轨道半径r1是0.2m；
（2）粒子在磁场中运动的最大速度是6.0×107m/s；
（3）粒子源放射的粒子最大速度不能超过4.8×107m/s。
（2）粒子在磁场中运动的最大速度是6.0×107m/s；
（3）粒子源放射的粒子最大速度不能超过4.8×107m/s。
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：43引用：1难度：0.4
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，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：89引用：2难度：0.7
