已知质子质量为m，电荷为e； 加速板AB与A'B'之间的电压为U0且满足eU。 两个磁场的磁感应强度相同，半径为R，圆心O和O′处于质子束的入射方向，它们的连接垂直于质子的入射方向，距离为H=R； 整个装置处于真空中，忽略粒子之间的相互作用。 作用和相对论效应。 (1)试求质子束经加速电场加速后(不进入磁场)的速度ν和磁感应强度B； (2)如果在某次实验中磁场O的中心向上移动，则其他条件保持不变。 ，质子束可以在 OO' 线上的某个位置碰撞。 求质子束原始长度l应满足的条件。 【答案】（1） 【分析】【详细解释】解：（1）单个质子进入加速电场后，则： 根据对称性，两束质子会在中点 P 相遇，粒子束从CO方向喷射，根据几何关系可知，必然沿OP方向喷射。 弹射点为D，经过C、D点的速度垂线交于K，则K点。则K点为弹道中心，如图所示，弹道半径可得已知r=R，根据洛伦磁体力提供向心力：可得到磁场磁感应强度：。 (2) 磁场O的中心向上移动，则两束质子的轨迹将不再对称，但在磁场中行进的粒子达到半径R高中物理带电粒子轨迹题，对于上面的粒子来说，它们将不再对称。注入圆心，但从F点注入磁场。如图所示，E点位置与OF和OD相连，FK平行且等于OD，与KD相连。 由于OD=OF=FK，所以平行四边形ODKF是菱形，即KD=KF=R，所以粒子束仍然会从D点发射，但方向不是沿着OD方向。 K子光束的中心因磁场的作用而向上移动，所以=，COF=，DOF=FKD=下面的粒子到达C后，第一个粒子到达D点所需的时间为，而试纸上面最后一个粒子到达 E 点的时间滞后于下面第一个粒子到达 C 点的时间。上面最后一个粒子的时间为 从 E 点到达 D 点所需的时间就是使两个质子束发生碰撞，并且它们的运动时间满足联立解。 4.核聚变是能源的圣杯，但它需要极高的温度才能实现。 最大的问题是没有任何容器能够承受如此高的温度。
托卡马克利用磁约束，将高温条件下高速运动的离子约束在小范围内，巧妙地实现核聚变。 相当于为反应物做了一个看不见的容器。 2018年11月12日，我国宣布“东方超环”（我国设计的全球唯一全超导托卡马克）首次实现亿度运行，震惊世界，使我国成为可控核聚变领域的领先者研究。 。 （1）2018年11月16日，国际度量衡会议利用玻尔兹曼常数重新定义热力学温度。 玻尔兹曼常数k可以定量地将微观粒子的平均动能与温度联系起来，其关系为k=1.-23J/K。 请估算温度为1亿度时微观粒子的平均动能（保留一位有效数（2）） 假设微观粒子的质量为m，电荷为q，在温度为T的磁场中，求其轨道粒子运动的半径。 (3)东方超环的磁约束原理可以简化如图所示。 两个同心环之间存在强均匀磁场。 两个圆的半径为r2。 环形均匀磁场围绕一个中空区域。 只要速度不是很高，带电粒子就不会走出磁场的外缘，而是被限制在这个区域内。 已知带电粒子的质量为m，电荷为q，速度为v，速度方向如图所示。 为使粒子不从大圆中喷出，求环内磁场的最小磁感应强度。 【解答】（一）【分析】【详细解释】（1）微观粒子的平均动能：。 假设粒子轨迹半径为r，由几何关系可得： 5、如图所示，MN为绝缘板，CD为绝缘板上的两个小孔，AO为绝缘板的中垂线。 CD，MN下方有均匀磁场，方向垂直于纸外侧，图中未示出，质量带电荷量为m和q的粒子以与MN平行的速度进入静电分析器与重力无关。 静电分析仪内存在均匀分布的电场，电场方向指向O。图中虚线圆弧的半径已知。 为R，其所在位置的场强为E。如果离子恰好沿着图中的虚线做圆周运动，然后从垂直于MN的小孔C进入下面的磁场。 求粒子运动的速度； 粒子在磁场中运动，与MN板碰撞后，以原来的速度反弹，碰撞过程中没有电荷转移。 然后从小孔D进入MN上方的三角形均匀磁场，磁场从A点发射，三角形磁场区域的最小面积是多少？ MN 上方和下方两个区域的磁场磁感应强度之比是多少？ 粒子从A点出发，第一次回到A点总共需要多少时间？ 【解答】（1）【分析】【分析】【详细说明】（1）从题中可以看出，当颗粒进入静电分析仪内做圆周运动时，有：匀速圆周运动，轨迹为如图所示： 图中三角形区域的最小面积为： 在磁场中，洛伦兹力提供向心力，则有： 假设MN以下的磁感应强度为B 1 ，磁感应强度上面是B 2，如图： 如果只有一次碰撞，则有： 如果有碰撞次数高中物理带电粒子轨迹题，则有： 上面在磁场中的运动时间： 总时间： 6 如图，以O为圆心，半径为r的圆形区域外存在均匀磁场。 磁场方向垂直于纸张外表面，磁感应强度为B。
P为圆外一点，OP=3r。 质量为 m、电荷为 q (q0) 的粒子从纸平面中垂直于 OP 的点 P 喷射出来。 已知，无论重力如何，粒子的轨迹都经过圆心O。 求（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径； (2) 粒子第一次在圆形区域内运动所需的时间。 【答】（一）【解析】【解析】本题考查均匀磁场中的匀速圆周运动及相关知识点。 旨在测试考生灵活运用相关知识解决问题的能力。 【详细说明】（1）求圆心，画轨迹，求半径。 设质点在磁场中的运动半径为R，根据几何关系可得： 联立解为7。在水平台面上有一个边长为L的正方形框架，上面有一个绝缘盘，光滑的表面嵌入其中。 在圆盘所在的区域，有一个从垂直圆盘向上的均匀磁场。 带电球以初速度 v 从圆盘（P 为方框对角线 AC 与圆盘的交点）水平射入磁场区域。球以平行于圆盘上的速度离开圆盘上的点。 BC 侧。 磁场区域（图中未显示Q点），如图A所示。现在磁场去除后，小球仍然从P点水平入射。为了使其仍然从Q点离开，整个装置可以以CD侧为轴向上提升到一定高度，如图B所示。忽略球的运动。 空气阻力，即重力加速度，已知为 g。 求：（1）小球在圆盘上移动两次的时间之比； (2) 框架抬起后，以CD为轴，边AB距桌面的高度。 【答案】（1）小球在圆盘上移动两次的时间之比为：π：2； (2)以CD为轴将框架抬起后，边AB距桌面的高度为[分析][分析][详细说明]。 (1)小球在磁场中做匀速圆周运动。 由几何知识可知： r 小球在斜面上做平抛运动，水平方向： x=r=v (2) 小球在斜面上 做类似平抛的运动，并进行沿倾斜方向初速度为零的匀速直线运动。 位移：r=。 解为：加速度：a=。 对于小球，由牛顿第二定律可知：a==gsinθ，边AB距桌面高度：h=Lsinθ= 象限内有垂直于坐标平面的均匀磁场。 A点(L,0)处有粒子源。 沿 y 轴向前方向的发射率分别为 υ、5υ 和 9υ。 同一类型的带电粒子，粒子质量为m，电荷为q。 将粒子接收器放置在 B(0,L)、C(0,3L) 和 D(0,5L) 处。 B 点的接收器只能吸收从 y 轴右侧到达该点的粒子。 C、DA两点接收器可以吸收从任意方向到达该点的粒子。 具有已知速度 υ 的粒子准确地到达 B 点并被吸收，而与粒子的重力无关。 (2) 计算速度为5v和9v的粒子能否到达接收器； (3) 若在第一象限加上垂直于坐标平面的均匀磁场，使所有粒子到达接收器，求所加磁场的磁感应强度B的大小和方向。 【答案】(1 ）（2）因此，有速度的质点被吸收，有速度的质点不能被吸收（3）），垂直坐标平面向外 【分析】【详细解释】（1）从几何关系来看，速度为 质点在第一象限运动的半径为
