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未来人类要通过可控热核反应取得能源，要持续发生热核反应必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上相对成熟的是用磁场约束，称为“托卡马克”装置，如图为这种装置的模型图：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场（b区域）围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束，设环形磁场的内半径R₁=0.5m，外半径R₂=1.0m，若磁场的磁感强度B=1.0T，被约束的离子比荷q/m=4.0×10⁷C/kg．（1）若a区域中沿半径OM方向射入磁场的离子不能穿过磁场，粒子的速度不能超过多大？（2）若要使从a区域沿任何方向射入磁场的速率为2.0×10⁷m/s的离子都不能越出磁场的外边界，则b区域磁场的磁感应强度B至少要有多大？

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未来人类要通过可控热核反应取得能源，要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内．约束的办法有多种，其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料，称为“托卡马克”装置．如图所示为这种装置的简化模型：有环形边界的匀强磁场（b区域）围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束．
设环形磁场的内半径R₁=0.50m，外半径R₂=1.0m，若磁场的磁感应强度B=1.0T，被约束的离子比荷=4.0×10⁷C/kg．
（1）完成核反应方程：→+______2He+

11

H

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未来人类要通过可控热核反应取得能源，要持续发生热核反应必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上相对成熟的是用磁场约束，称为“托卡马克”装置，如图为这种装置的模型图：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场（b区域）围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束，设环形磁场的内半径R₁=0.5m，外半径R₂=1.0m，若磁场的磁感强度B=1.0T，被约束的离子比荷q/m=4.0×10⁷C/kg．（1）若a区域中沿半径OM方向射入磁场的离子不能穿过磁场，粒子的速度不能超过多大？（2）若要使从a区域沿任何方向射入磁场的速率为2.0×10⁷m/s的离子都不能越出磁场的外边界，则b区域磁场的磁感应强度B至少要有多大？

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可控热核聚变反应堆产生能虽的方式和太阳类似，因此，它被俗称为“人造太阳”．热核反应的发生，需耍儿千万度以上的高温，闪而反应中的大跫带电粒子没有通常意义上的容器可装．人类正在积极探索各种约束装置，磁约束托卡马克装置就是其中一种．如图所示为该装置的简化模型．有一个圆环形区域，冈域内有垂直纸面向里的匀强磁场，已知其截面内半径为R₁=1.0m，磁感应强度为B=1.0T，被约束粒子的比荷为q/m=4.0×10⁷C/kg，该带电粒子从中空区域与磁场交界面的P点以速度v=4.0×10⁷m/s，沿环的半径方向射入磁场（不计带电粒子在运动过程中的相互作叫，不计带电粒子的重力）．
（1）为约束该粒子不穿越磁场外边界，求磁场区域的最小外半径R₂
（2）若改变该粒子的入射速度V，使V=V，求该粒子从P点进入磁场开始到第一次冋到P点所需耍的时间t．

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中核集团核工业西南物理研宄院预计2019年建成我国新托卡马克装置——中国环流期二号M装置，托卡马克装置意在通过可控热核聚变方式，给人类带来几乎无限的清洁能源，俗称“人造太阳”。要实现可控热核聚变，装置中必须有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是通过磁约束，使之长时间束缚在某个有限空间内。如图所示，环状磁场的内半径为R1，外半径为R2，磁感应强度大小为B，中空区域内带电粒子的质量为m，电荷量为q，具有各个方向的速度。欲保证带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为R2的区域内，则带电粒子的最大速度为
A. B.
C. D.

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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5-6-18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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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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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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（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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（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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为了解决人类能源之需，实现用核能代替煤、石油等不可再生能源，很多国家都在研制全超导核聚变“人造太阳”，它是从海水中提取原料，在上亿度的高温下发生的可控核聚变反应，科学家依据的核反应方程是（   ）
A．；              B．
C．；             D．

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