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在受控热核聚变反应的装置中温度极高,因而带电粒子没有通常意义上的容器可装,而是由...

在受控热核聚变反应的装置中温度极高,因而带电粒子没有通常意义上的容器可装,而是由磁场将带电粒子的运动束缚在某个区域内.现有一个环形区域,其截面内圆半径R1=manfen5.com 满分网m,外圆半径R2=1.0m,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场(如图所示).已知磁感应强度B=1.0T,被束缚带正电粒子的荷质比为manfen5.com 满分网=4.0×107C/kg,不计带电粒子的重力和它们之间的相互作用.
(1)若中空区域中的带电粒子由O点沿环的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最
大速度vo
(2)若中空区域中的带电粒子以(1)中的最大速度vo沿圆环半径方向射入磁场,求带电粒子从刚进入磁
场某点开始到第一次回到该点所需要的时间t.

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(1)根据几何关系与牛顿第二定律,即可求解; (2)根据几何关系,可确定θ的值,并由周期公式与圆心角,可求出在磁场中运动的时间,再由运动学公式,可求出在磁场外运动的时间,最后可确定总时间. 【解析】 (1)根据几何关系,则有: 解得: 由牛顿第二定律,则有 解得: (2)如图,则有:, 带电粒子必须三次经过磁场,才会回到该点 在磁场中的圆心角为,则在磁场中运动的时间为 在磁场外运动的时间为 则     答:(1)若中空区域中的带电粒子由O点沿环的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度:. (2)若中空区域中的带电粒子以(1)中的最大速度vo沿圆环半径方向射入磁场,则带电粒子从刚进入磁场某点开始到第一次回到该点所需要的时间5.74×10-7s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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