【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(nèi)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(zhì)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(nèi)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(nèi)。已知帶電粒子質(zhì)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(zhuǎn)的軌道都可近似為圓軌道，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)軌道半徑的，火星的半徑約為地球半徑的，火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，以下說法正確的是

A. 火星的公轉(zhuǎn)周期比地球小

B. 火星的公轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)量用M表示，沙桶及沙的質(zhì)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(jié)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(nèi)阻約為，量程為3V）

B.電流表(內(nèi)阻約為，量程為0.6A)

C.電流表(內(nèi)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(nèi)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(jié)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(nèi)電阻的實驗中，所用的電流表和電壓表的內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)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(nèi)，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(nèi)的平均速度為

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