核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置).如图所示,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内.设环状磁场的内半径为R1=0.5m,外半径R2=1.0m,磁场的磁感强度B=1.0T,若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/kg,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度.求:
(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度.
(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度
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核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图所示,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m,外半径R2=1.0m,磁场的磁感强度B=1.0T,若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/㎏,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度。
求:(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度。
(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度。
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核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图所示,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m,外半径R2=1.0m,磁场的磁感强度B=1.0T,若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/㎏,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度。
求:(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度。
(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度。
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核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置).如图所示,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内.设环状磁场的内半径为R1=0.5m,外半径R2=1.0m,磁场的磁感强度B=1.0T,若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/kg,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度.求:
(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度.
(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度
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核聚变反应需几百万度高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内,通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图是磁约束装置的截面示意图,环状匀强磁场围成一个中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边界。设环状磁场的内半径R1=0.6m、外半径R2=1.2m ,磁场的磁感应强度B=0.4T,磁场方向如图。 已知被约束的氦核的荷质比q/m=4.8×107C/kg ,中空区域内的氦核具有各个方向的速度。不计带电粒子的重力。试计算
(1)氦核沿环形截面的半径方向从A点射入磁场,而不能穿出外边界,氦核的最大速度是多少?
(2)所有氦核都不能穿出磁场外边界,氦核的最大速度是多少?
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核聚变反应需几百万度高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内,通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图是磁约束装置的截面示意图,环状匀强磁场围成一个中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边界。设环状磁场的内半径R1=0.6m、外半径R2=1.2m ,磁场的磁感应强度B=0.4T,磁场方向如图。 已知被约束的氦核的荷质比q/m=4.8×107C/kg ,中空区域内的氦核具有各个方向的速度。不计带电粒子的重力。试计算
(1)氦核沿环形截面的半径方向从A点射入磁场,而不能穿出外边界,氦核的最大速度是多少?
(2)所有氦核都不能穿出磁场外边界,氦核的最大速度是多少?
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核聚变反应需几百万度高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内,通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图是磁约束装置的截面示意图,环状匀强磁场围成一个中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边界。设环状磁场的内半径R1=0.6m、外半径R2=1.2m ,磁场的磁感应强度B=0.4T,磁场方向如图。 已知被约束的氦核的荷质比q/m=4.8×107C/kg ,中空区域内的氦核具有各个方向的速度。不计带电粒子的重力。试计算
(1)氦核沿环形截面的半径方向从A点射入磁场,而不能穿出外边界,氦核的最大速度是多少?
(2)所有氦核都不能穿出磁场外边界,氦核的最大速度是多少?
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核聚变是能源的圣杯,但需要在极高温度下才能实现,最大难题是没有任何容器能够承受如此高温。托卡马克采用磁约束的方式,把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内巧妙实现核聚变。相当于给反应物制作一个无形的容器。2018年11月12日我国宣布“东方超环”(我国设计的全世界唯一一个全超导托卡马克)首次实现一亿度运行,令世界震惊,使我国成为可控核聚变研究的领军者。
(1)2018年11月16日,国际计量大会利用玻尔兹曼常量将热力学温度重新定义。玻尔兹曼常量k可以将微观粒子的平均动能与温度定量联系起来,其关系式为,其中k=1.380649×10-23J/K。请你估算温度为一亿度时微观粒子的平均动能(保留一位有效数字)。
(2)假设质量为m、电量为q的微观粒子,在温度为T0时垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,求粒子运动的轨道半径。
(3)东方超环的磁约束原理可简化如图。在两个同心圆环之间有很强的匀强磁场,两圆半径分别为r1、r2,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域内的带电粒子只要速度不是很大都不会穿出磁场的外边缘,而被约束在该区域内。已知带电粒子质量为m、电量为q、速度为v,速度方向如图所示。要使粒子不从大圆中射出,求环中磁场的磁感应强度最小值。
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核聚变是能源的圣杯,但需要在极高温度下才能实现,最大难题是没有任何容器能够承受如此高温。托卡马克采用磁约束的方式,把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内巧妙实现核聚变。相当于给反应物制作一个无形的容器。2018年11月12日我国宣布“东方超环”(我国设计的全世界唯一一个全超导托卡马克)首次实现一亿度运行,令世界震惊,使我国成为可控核聚变研究的领军者。
(1)2018年11月16日,国际计量大会利用玻尔兹曼常量将热力学温度重新定义。玻尔兹曼常量k可以将微观粒子的平均动能与温度定量联系起来,其关系式为,其中k=1.380649×10-23J/K。请你估算温度为一亿度时微观粒子的平均动能(保留一位有效数字)。
(2)假设质量为m、电量为q的微观粒子,在温度为T0时垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,求粒子运动的轨道半径。
(3)东方超环的磁约束原理可简化如图。在两个同心圆环之间有很强的匀强磁场,两圆半径分别为r1、r2,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域内的带电粒子只要速度不是很大都不会穿出磁场的外边缘,而被约束在该区域内。已知带电粒子质量为m、电量为q、速度为v,速度方向如图所示。要使粒子不从大圆中射出,求环中磁场的磁感应强度最小值。
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