托卡馬克（Tokamak）是依據(jù)等離子體約束位形而建立的磁約束聚變裝置，由加熱場(chǎng)線圈，極向線圈和縱場(chǎng)線圈組成。極向線圈可提供如圖1裝置中豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，縱場(chǎng)線圈起加速離子作用。圖2為裝置簡(jiǎn)化后俯視圖，內(nèi)徑R1=2m,外徑R2=5m,S為一截面，S1為其同一直徑另一端截面。已知元電荷為e=1.6×10-19C，質(zhì)子中子質(zhì)量均為1.6×10-27kg。
（1）寫出氘核和氚核結(jié)合成氦核42He的核反應(yīng)式。已知氘核的質(zhì)量為2.0136u,氚核的質(zhì)量3.0161u,中子的質(zhì)量為1.0087u,He核的質(zhì)量為4.0026u,計(jì)算釋放出多少核能（質(zhì)量虧損為1u時(shí)，釋放的能量為931.5MeV）；
（2）若從S垂直截面方向射入氘核21H，求到達(dá)S1的最大速度與垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系式；
（3）關(guān)閉加熱場(chǎng)線圈和縱場(chǎng)線圈電流，保留極向線圈的電流，已知極向線圈產(chǎn)生的總磁感應(yīng)強(qiáng)度B=kI，k為比例系數(shù)，I為線圈中的電流大小，所有粒子均被約束在縱場(chǎng)區(qū)內(nèi)，粒子一旦接觸環(huán)形真空壁即被吸收導(dǎo)走。若垂直于截面S，速度均為v=2×107m/s的氘核和氚核在截面S1處有重疊，求極向線圈中電流大小范圍。
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【解答】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：80引用：1難度：0.5
相似題
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1．兩個(gè)動(dòng)能均為0.59MeV的氘核對(duì)心正碰，聚變后生成氦3，同時(shí)放出一個(gè)中子。已知氘核的質(zhì)量為3.3426×10-27kg,氦3的質(zhì)量為5.0049×10-27kg,中子的質(zhì)量為1.6745×10-27kg,假設(shè)碰前的動(dòng)能和聚變中釋放出的核能都轉(zhuǎn)變成了氦3和中子的動(dòng)能。求：
（1）寫出上述核反應(yīng)方程；
（2）核反應(yīng)中釋放的核能（單位用MeV，保留三位有效數(shù)字）；
（3）核反應(yīng)中產(chǎn)生的氦3的動(dòng)能（單位用MeV）。發(fā)布：2024/11/11 8:0:1組卷：64引用：1難度：0.3 -
2．兩個(gè)動(dòng)能均為0.35MeV的氘核對(duì)心正碰，聚變后生成氦3，同時(shí)放出一個(gè)中子。已知氘核的質(zhì)量為3.3426×10-27kg,氦3的質(zhì)量為5.0049×10-27kg,中子的質(zhì)量為1.6745×10-27kg.假設(shè)碰前的動(dòng)能和聚變中釋放出的核能都轉(zhuǎn)變成了氦3和中子的動(dòng)能。求：
（1）寫出上述核反應(yīng)方程；
（2）核反應(yīng)中釋放的核能（單位用MeV，保留三位有效數(shù)字）；
（3）核反應(yīng)中產(chǎn)生的氦3的動(dòng)能（單位用MeV）。發(fā)布：2024/11/11 8:0:1組卷：102引用：3難度：0.7 -
3．1932年，有人使動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子與靜止的
Li核碰撞，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)同樣的新核產(chǎn)生，這個(gè)核反應(yīng)方程式為．實(shí)驗(yàn)中測(cè)得放出的那兩個(gè)新核的動(dòng)能之和為17.6MeV，已知上述反應(yīng)中放出的那種新核的質(zhì)量為6.6466×10-27kg,73H和11Li的質(zhì)量分別為1.6726×10-27kg和11.6505×10-27kg,則反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm=kg,按愛(ài)因斯坦質(zhì)能關(guān)系，相當(dāng)于放出MeV的能量，這個(gè)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好，從而證實(shí)了愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程．73發(fā)布：2024/11/10 8:0:1組卷：24引用：1難度：0.7