据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒...

问题详情：

据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动使之束缚在某个区域内.现按下面的简化条件来讨论这个问题：如图11所示是一个截面为内径R１＝0.6 m、外径R2=1.2 m的环状区域，区域内有垂直于截面向里的匀强磁场.已知氦核的荷质比=4.8×107 C/kg，磁场的磁感应强度B=0.4 T，不计带电粒子重力.

(1)实践*，氦核在磁场区域内沿垂直于磁场方向运动速度v的大小与它在磁场中运动的轨道半径r有关，试导出v与r的关系式.

(2)若氦核在平行于截面从A点沿各个方向*入磁场都不能穿出磁场的外边界，求氦核的最大速度.

【回答】

解：设氦核质量为m,电量为q，以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中做半径为r的匀速圆周运动，   Bqv=m  (3分)所以v=     (2分)

(2)当氦核以vm的速度沿与内圆相切方向*入磁场且轨道与外圆相切时，则以vm速度沿

各方向*入磁场均不能穿过磁场  (1分)即r１≤＝0.3 m     (2分)

由Bqv=知r=        (2分)

所以vm=≤5.76×106 m/s   (2分)

知识点：物理竞赛

题型：计算题