如圖中虛線MN是一垂直紙面的平面與紙面的交線,在平面右側(cè)的半空間存在一磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場.O是MN上的一點,從O點可以向磁場區(qū)域發(fā)射電荷量為+q、質(zhì)量為m、速率為v的粒子,粒子射入磁場時的速度可在紙面內(nèi)各個方向,已知先后射入的兩個粒子恰好在磁場中給定的P點相遇,P到O點的距離為L,不計重力和粒子間的相互作用.
(1)求所考察的粒子在磁場中的軌道半徑.
(2)求這兩個粒子從O點射入磁場的時間間隔.
核聚變反應(yīng)需要幾百萬度以上的高溫,為把高溫條件下高速運動的離子約束在小范圍內(nèi)(否則不可能發(fā)生核反應(yīng)),通常采用磁約束的方法(托卡馬克裝置).如圖所示,環(huán)狀勻強磁場圍成的中空區(qū)域中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).設(shè)環(huán)狀磁場的內(nèi)半徑R1=0.5 m,外半徑R2=1.0 m,磁場的磁感應(yīng)強度B=1.0 T,若被束縛的帶電粒子的荷質(zhì)比q/m=4×107 C/kg,中空區(qū)域內(nèi)帶電粒子具有各個方向的速度.試計算:
(1)粒子沿環(huán)狀的半徑方向射入磁場,不能穿越磁場的最大速度.
(2)所有粒子不能穿越磁場的最大速度.
(1)1.5×107 m/s
(2)1.0×107 m/s