【題目】核聚變是能源的圣杯，但需要在極高溫度下才能實現(xiàn)，最大難題是沒有任何容器能夠承受如此高溫。托卡馬克采用磁約束的方式，把高溫條件下高速運動的離子約束在小范圍內巧妙實現(xiàn)核聚變。相當于給反應物制作一個無形的容器。2018年11月12日我國宣布“東方超環(huán)”（我國設計的全世界唯一一個全超導托卡馬克）首次實現(xiàn)一億度運行，令世界震驚，使我國成為可控核聚變研究的領軍者。

（1）2018年11月16日，國際計量大會利用玻爾茲曼常量將熱力學溫度重新定義。玻爾茲曼常量k可以將微觀粒子的平均動能與溫度定量聯(lián)系起來，其關系式為，其中k=1.380649×10-23J/K。請你估算溫度為一億度時微觀粒子的平均動能（保留一位有效數(shù)字）。

（2）假設質量為m、電量為q的微觀粒子，在溫度為T0時垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場，求粒子運動的軌道半徑。

（3）東方超環(huán)的磁約束原理可簡化如圖。在兩個同心圓環(huán)之間有很強的勻強磁場，兩圓半徑分別為r1、r2，環(huán)狀勻強磁場圍成中空區(qū)域，中空區(qū)域內的帶電粒子只要速度不是很大都不會穿出磁場的外邊緣，而被約束在該區(qū)域內。已知帶電粒子質量為m、電量為q、速度為v，速度方向如圖所示。要使粒子不從大圓中射出，求環(huán)中磁場的磁感應強度最小值。

【答案】(1) (2)(3)

【解析】

（1）微觀粒子的平均動能：J

（2）

解得：

由

（3）磁場最小時粒子軌跡恰好與大圓相切，如圖所示

設粒子軌跡半徑為r，由幾何關系得：

解得

由牛頓第二定律

解得:

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】我國計劃2020年發(fā)射火星探測器，實現(xiàn)火星的環(huán)繞、著陸和巡視探測．已知火星和地球繞太陽公轉的軌道都可近似為圓軌道，火星公轉軌道半徑約為地球公轉軌道半徑的，火星的半徑約為地球半徑的，火星的質量約為地球質量的，以下說法正確的是

A. 火星的公轉周期比地球小

B. 火星的公轉速度比地球大

C. 探測器在火星表面時所受火星引力比在地球表面時所受地球引力小

D. 探測器環(huán)繞火星表面運行的速度比環(huán)繞地球表面運行的速度大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】(1)用螺旋測微器測量一金屬絲的直徑如圖甲所示.該金屬絲的直徑是____________mm；用20等分刻度的游標卡尺測一工件的直徑如圖乙所示，則該工件的長度是________cm.

(2)在探究加速度與力、質量的關系時，小王同學采用如圖所示裝置，圖中小車及砝碼的質量用M表示，沙桶及沙的質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶計算出.

1)當M與m的大小關系滿足__________________時，可近似認為繩對小車的拉力大小等于沙桶和沙的重力；

2)在平衡摩擦力后，他用打點計時器打出的紙帶的一段如圖所示，該紙帶上相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未標出，打點計時器使用交流電的頻率是50Hz，則小車的加速度大小是________m/s2.當打點計時器打D點時小車的速度是________m/s；(計算結果小數(shù)點后保留兩位數(shù)字)

(3)在測定一根粗細均勻合金絲的電阻率的實驗中.待測合金絲的電阻約為.提供的儀器有：

A.電壓表V（內阻約為，量程為3V）

B.電流表(內阻約為，量程為0.6A)

C.電流表(內阻約為，量程為3A)

D.滑動變阻器(阻值為，額定電流為2A)

E.滑動變阻器（阻值范圍，額定電流為0.5A）

F.電源E（電動勢為5V，內電阻為）

G.一個開關、若干導線

①要求較準確地測出其阻值，電流表應選__________，滑動變阻器應選______（填序號）

②某同學根據(jù)以上儀器，按圖（b）連接實驗線路，在實驗中發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化范圍較窄，現(xiàn)請你用筆在圖（b）中畫一條線對電路進行修改，使電流表示數(shù)的變化范圍變寬_____.

③修改后的電路其測量結果比真實值偏_____（填“大”或“小”）.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內電阻的實驗中，所用的電流表和電壓表的內阻分別為Ω和Ω。器材還有滑動變阻器，開關，待測電池，導線若干。

（1）為了減小實驗誤差，請畫出該實驗的電路圖____________。

（2）一位同學在實驗中記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出圖線_____________。

0.15

0.23

0.35

0.36

0.54

0.61

1.39

1.35

1.27

1.20

1.13

1.08

（3）根據(jù)圖線可讀出被測電池的電動勢________，內電阻________Ω。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，成30°角的OA、OB間有一垂直紙面向里的勻強磁場，OA邊界上的S點有一電子源，在紙面內向各個方向均勻發(fā)射速率相同的電子，電子在磁場中運動的軌跡半徑為r，周期為T。已知從OB邊界射出的電子在磁場中運動的最短時間為，則下列說法正確的是( )

A.沿某一方向發(fā)射的電子，可能從O點射出

B.沿某一方向發(fā)射的電子，可能沿垂直于OB的方向射出

C.從OA邊界射出的電子在磁場中運動的最長時間為

D.從OB邊界射出的電子在磁場中運動的最長時間為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在勻強磁場中，一矩形金屬線框在勻強磁場中繞與磁感線垂直的轉動軸勻速轉動如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，則下列說法正確的是（ ）

A.t=0.01s時穿過線框的磁通量最小

B.t=0.01s時穿過線框的磁通量變化率最大

C.該線框勻速轉動的角速度大小為

D.電動勢瞬時值為22V時，線圈平面與中性面的夾角可能為45°

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一架飛機水平地勻速飛行，從飛機上每隔1s釋放一個鐵球，先后共釋放4個。若不計空氣阻力，從飛機上觀察4個球( )

A.在空中任何時刻總是排成拋物線，它們的落地點是等間距的

B.在空中任何時刻總是排成拋物線，它們的落地點是不等間距的

C.在空中任何時刻總是在飛機正下方排成豎直的直線，它們的落地點是等間距的

D.在空中任何時刻總是在飛機正下方排成豎直的直線，它們的落地點是不等間距的

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】質量為2 kg的物塊放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由靜止開始運動，物塊動能Ek與其發(fā)生位移x之間的關系如圖所示．已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2，則下列說法正確的是( 　)

A. x＝1 m時速度大小為2 m/s

B. x＝3 m時物塊的加速度大小為2.5 m/s2

C. 在前4 m位移過程中拉力對物塊做的功為9 J

D. 在前4 m位移過程中物塊所經(jīng)歷的時間為2.8 s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示為速度傳感器的工作示意圖，P為發(fā)射超聲波的固定小盒子，工作時P向被測物體發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖被運動的物體反射后又被P接收。從P發(fā)射超聲波開始計時，經(jīng)時間△t再次發(fā)射超聲波脈沖。圖乙是兩次發(fā)射的超聲波的位移－時間圖象，則下列說法正確的是（ ）

A. 物體到小盒子P的距離越來越近

B. 在兩次發(fā)射超聲波脈沖的時間間隔△t內，物體通過的位移為x2－x1

C. 超聲波的速度為

D. 物體在t1～t2時間內的平均速度為

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