题目列表(包括答案和解析)
个氢离子以速度v垂直电场方向飞入平行板电容器的两板间,它飞离电场时的偏转距离为d.如果换成一个两价氦离子以速度2v沿同样的方向飞入该电场,则飞离电场时的偏转距离为多大?
构成物质世界的基本粒子有电子、质子、中子、介子、超子等,有趣的是不少粒子都有对应的反粒子.例如质子对应的有反质子.电子对应的有反电子(正电子)等.反粒子与正粒子有完全相同的质量,却带有等量异种电荷,具有完全相反的电磁性质.物理学家推测,既然有反粒子存在,就可能有反粒子组成的反物质存在,所以寻找反物质是当前科学家关心的科研热点之一.1998年6月,我国科学家和工程师研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空,寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的核心部分如图所示,PQ,MN是两个平行板,它们之间存在一个匀强磁场区,磁场方向与两板平行.宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ板进入匀强磁场区,在磁场中发生偏转并打在附有感光底片的板MN上,留下痕迹.
假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子,它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区,并打在感光底片上的a,b,c,d四点,已知氢核质量为m,电荷量为e,PQ与MN间的距离为L,ad间的距离为2L.
(1)指出a,b,c,d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹?(不要求写出判断过程)
(2)匀强磁场的磁感应强度B为多大?
(3)bc两点之间的距离为多少?
2007年3月1日,国家重大科学工程项引"EAST超导托卡马克核聚变实验装置"在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收.作为核聚变研究的实验设备,EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索,其目的是建成一个核聚变反应堆,届时从l升海水中提取氢的同位素氘。在这里和氚发生完全的核聚变反应,释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量.这就相当于人类为自己制造了一个小太阳。可以得到无穷尽的清洁能源.作为核聚变研究的实验设备,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.
如图所示为EAST部分装置的简化模型: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.设离子质量为m,电荷量为q,环形磁场的内半径为
,外半径
.
(1)将下列核反应方程补充完整,指出哪个属于核聚变方程.并求出聚变过程中释放的核能
.已知
的质量为
,
的质量为
。
粒子的质量为![]()
的质量为
质子质量为
,电子质量为
,光速为c
![]()
(2)若要使从a区域沿任何方向,速率为v 的离子射入磁场时都不能越出磁场的
外边界,则b区域磁场的磁感应强度至少为多大?
(3)若b区域内磁场的磁感应强度为B.离子从a区域中心o点沿半径OM方向
以某一速度射入b区域,恰好不越出磁场的外边界.请画出在该情况下离子在
a b区域内运动一个周期的轨迹,并求出周期.
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