【題目】核聚變是能源的圣杯，但需要在極高溫度下才能實(shí)現(xiàn)，最大難題是沒(méi)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(yùn)動(dòng)的離子約束在小范圍內(nèi)巧妙實(shí)現(xiàn)核聚變。相當(dāng)于給反應(yīng)物制作一個(gè)無(wú)形的容器。2018年11月12日我國(guó)宣布“東方超環(huán)”（我國(guó)設(shè)計(jì)的全世界唯一一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克）首次實(shí)現(xiàn)一億度運(yùn)行，令世界震驚，使我國(guó)成為可控核聚變研究的領(lǐng)軍者。

（1）2018年11月16日，國(guó)際計(jì)量大會(huì)利用玻爾茲曼常量將熱力學(xué)溫度重新定義。玻爾茲曼常量k可以將微觀(guān)粒子的平均動(dòng)能與溫度定量聯(lián)系起來(lái)，其關(guān)系式為，其中k=1.380649×10-23J/K。請(qǐng)你估算溫度為一億度時(shí)微觀(guān)粒子的平均動(dòng)能（保留一位有效數(shù)字）。

（2）假設(shè)質(zhì)量為m、電量為q的微觀(guān)粒子，在溫度為T0時(shí)垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。

（3）東方超環(huán)的磁約束原理可簡(jiǎn)化如圖。在兩個(gè)同心圓環(huán)之間有很強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩圓半徑分別為r1、r2，環(huán)狀勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(huì)穿出磁場(chǎng)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小值。

【答案】(1) (2)(3)

【解析】

（1）微觀(guān)粒子的平均動(dòng)能：J

（2）

解得：

由

（3）磁場(chǎng)最小時(shí)粒子軌跡恰好與大圓相切，如圖所示

設(shè)粒子軌跡半徑為r，由幾何關(guān)系得：

解得

由牛頓第二定律

解得:

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的多用表，內(nèi)部電路如圖，其中G為靈敏電流計(jì)，S為單刀多擲電鍵(功能鍵).

（1）當(dāng)S置于1或2位置時(shí)用于測(cè)_____，且S置于____時(shí)其量程較大；將功能鍵置于5位置時(shí)用于測(cè)___；

（2）測(cè)電壓時(shí)，電流從_____端流入多用表(選填“紅”或“黑”)；

（3）如圖乙和丙是另一位同學(xué)設(shè)計(jì)的兩種歐姆表的內(nèi)部電路，改裝后的表盤(pán)如圖丁，倍率分別為×10Ω和×100Ω．則設(shè)計(jì)合理的是圖________(選填“乙”或“丙”)的電路，原因是：________；

(4)若電源E1的內(nèi)阻不計(jì)，靈敏電流計(jì)表G內(nèi)阻Rg=10Ω，該多用電表功能選擇開(kāi)關(guān)S接“1”時(shí)測(cè)電阻的倍率為“×10Ω”，其中R1=_____________Ω．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】雜技演員表演“水流星”，在長(zhǎng)為0.9m的細(xì)繩的一端，系一個(gè)與水的總質(zhì)量為m=0.5kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速率為3m/s，則下列說(shuō)法正確的是（g=10m/s2）

A. “水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，沒(méi)有水從容器中流出

B. “水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩的張力及容器底部受到的壓力均為零

C. “水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用

D. “水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力大小為5N

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在柱形容器中密閉有一定質(zhì)量的氣體，一光滑絕熱活塞(質(zhì)量不可忽略但厚度可忽略)將容器分為A、B兩部分離汽缸底部高為45cm處開(kāi)有一小孔，與U形水銀管相連，容器頂端有一閥門(mén)K。先將閥門(mén)打開(kāi)與大氣相通外界大氣壓p0=75cmHg，室溫t0=300K，穩(wěn)定后U形管兩邊水銀面的高度差△h=15cm，此時(shí)活塞離容器底部的高度L=50cm。閉合閥門(mén)，僅使容器內(nèi)A部分氣體的溫度降至240K，穩(wěn)定后U形管左右兩管水銀面相平。不計(jì)U形管內(nèi)氣體體積。求：

（1）U形管左、右兩管水銀面相平時(shí)，活塞離容器底部的高度；

（2）整個(gè)柱形容器的高度。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在水平勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一豎直足夠長(zhǎng)固定絕緣桿MN，小球P套在桿上，已知P的質(zhì)量為m，電荷量為＋q，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，P與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.小球由靜止開(kāi)始下滑直到穩(wěn)定的過(guò)程中

A. 小球的加速度先減小后增大

B. 下滑加速度最大時(shí)速度

C. 下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是

D. 小球最終速度

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】內(nèi)壁光滑絕緣的真空細(xì)玻璃管豎直放置，其A、B端分別固定一個(gè)帶電小球a和b，另一帶電的小球c(其直徑略小于管內(nèi)徑)位于A、B的中點(diǎn)O，處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示．三小球均帶正電，輕晃玻璃管后，可觀(guān)察到小球c會(huì)在O位置上、下附近的M、N點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)．下列判斷正確的是

A. 小球c在振動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒

B. 小球a電量等于小球b電量

C. 小球c從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功

D. 小球c從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在xoy平面內(nèi)的坐標(biāo)原點(diǎn)處，有一個(gè)粒子源，某一時(shí)刻以同一速率v發(fā)射大量帶正電的同種粒子，速度方向均在xoy平面內(nèi)，且對(duì)稱(chēng)分布在x軸兩側(cè)的30°角的范圍內(nèi)。在直線(xiàn)x=a與x=2a之間包括邊界存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于xoy平面向外，已知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為2a。不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用力，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 最先進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

B. 最先進(jìn)入和最后進(jìn)入磁場(chǎng)中的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等

C. 最后從磁場(chǎng)中射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

D. 最后從磁場(chǎng)中射出的粒子出場(chǎng)的位置坐標(biāo)為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一底角是60°的等腰梯形，坐標(biāo)系中有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中O（0，0）點(diǎn)電勢(shì)為6V，A（1，）點(diǎn)電勢(shì)為3V，B（3，）點(diǎn)電勢(shì)為0V，則由此可判定（　�。�

A. C點(diǎn)的電勢(shì)為3V

B. C點(diǎn)的電勢(shì)為0V

C. 該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為100V/m

D. 該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為100V/m

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，水平放置兩個(gè)同心金屬半圓環(huán)，半徑分別為r和2r，兩環(huán)間分布著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在兩環(huán)間連接一個(gè)電容為C的電容器，c、d是電容器的兩個(gè)極板，ab是可繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)為r的金屬桿，沿半徑方向放置在兩環(huán)間且接觸良好�，F(xiàn)讓繞圓心以恒定角速度沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).不計(jì)一切電阻，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 電容器c極板帶負(fù)電B. cd間電壓逐漸增大

C. 金屬棒ab產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為D. 電容器所帶電荷量為

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同步練習(xí)冊(cè)答案