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2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置—中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL-2M）在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，該裝置通過磁場(chǎng)將粒子約束在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)核聚變。其簡(jiǎn)化模型如圖所示，核聚變主要原料氕核（
1
1
H）和氘核（
2
1
H）均從圓心O沿半徑方向射出，被約束在半徑為R和
2
R兩個(gè)同心圓之間的環(huán)形區(qū)域，該區(qū)域存在與環(huán)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。則下列說法正確的是（　?。?/h1>

A．若有粒子從該約束裝置中飛出，則應(yīng)減弱磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

B．若兩種粒子速率相同，氕核（

H）不會(huì)從該約束裝置中飛出，則氘核（

H）也一定不會(huì)從該約束裝置中飛出

C．若兩種粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同，則兩種粒子具有相同大小的動(dòng)量

D．若氘核（

H）在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑r＜

R，則氘核（

H）會(huì)從該約束裝置中飛出

【考點(diǎn)】帶電粒子在直線邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題．

【答案】C

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/12/11 19:0:1組卷：144引用：1難度：0.4

相似題

1．如圖所示，水平虛線邊界的上方和正方形abcd區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，O點(diǎn)在虛線上，正方形abcd的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，ad與水平虛線邊界重合，Oa間的距離為
3
L。一束質(zhì)量為m、電荷量為-q（q＞0）的粒子從O點(diǎn)豎直向上垂直射入磁場(chǎng)，這些粒子具有不同的速率。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
4
πm
3
q
B
的粒子從N點(diǎn)（未標(biāo)出）飛出磁場(chǎng)?，F(xiàn)將入射位置從O點(diǎn)向右緩慢移動(dòng)，在移動(dòng)到M點(diǎn)之前（M點(diǎn)未標(biāo)出），仍會(huì)有粒子從N點(diǎn)飛出正方形磁場(chǎng)區(qū)域。下列說法正確的是（不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用，不考慮粒子再次進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情形）（　　）

A．N點(diǎn)就是b點(diǎn)

B．M點(diǎn)就是a點(diǎn)

C．入射點(diǎn)向右移動(dòng)時(shí)，入射粒子在磁場(chǎng)中最長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

πm

D．在O和M之間，入射點(diǎn)越是向右，從N點(diǎn)飛出的粒子的速率就越小

發(fā)布：2024/12/18 23:0:1組卷：58引用：2難度：0.7

解析

2．利用電場(chǎng)與磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用．如圖所示，一粒子源不斷釋放質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子，其初速度為v₀，經(jīng)過可調(diào)的加速電壓
U
（
0
≤
U
≤
3
m
v
2
0
2
q
）
加速后，以一定速度垂直平面MNN₁M₁射入棱長(zhǎng)為2L的正方體區(qū)域MNPQ-M₁N₁P₁Q₁．可調(diào)整粒子源及加速電場(chǎng)位置，使帶電粒子在長(zhǎng)方形MHIJ區(qū)域（MH=
3
L
2
，MJ=L）內(nèi)入射，不計(jì)粒子重力及其相互作用。（說明：本題中為了計(jì)算方便，取cos36°=0.8，sin36°=0.6）
（1）若僅在正方體區(qū)域中加上沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，要讓所有粒子都到達(dá)平面NPP₁N₁，求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值E₀；
（2）若僅在正方體區(qū)域中加上沿x軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，要讓所有粒子都到達(dá)平面M₁N₁P₁Q₁（含邊界），求所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小滿足的條件；
（3）同時(shí)加上沿x軸正方向的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，且加速電壓為零時(shí)，從M點(diǎn)射入的粒子恰好打在底面M₁N₁P₁Q₁的中心，求所加的B、E的大?。?br />（4）同時(shí)加上沿x軸正方向的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，且電場(chǎng)強(qiáng)度為
E
1
=
4
m
v
2
0
π
2
q
L
，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B
1
=
m
v
0
q
L
，畫出在平面NPP₁N₁上有粒子打到的區(qū)域的邊界，并求出面積。
發(fā)布：2024/12/30 1:30:2組卷：105引用：2難度：0.5
解析
3．如圖所示，在一平面正方形MNPQ區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從Q點(diǎn)沿著與邊QP夾角為30°的方向垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，從QP邊界射出．已知QP邊長(zhǎng)為a,不計(jì)粒子的重力，下列說法正確的是（　?。?/h2>
A．該粒子帶正電
B．運(yùn)動(dòng)過程中粒子的速度不變
C．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
mπ
3
q
B
D．粒子的速度v的最大值為
q
B
a
2
m
發(fā)布：2024/12/29 17:0:1組卷：243引用：9難度：0.7
解析

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