【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】我國(guó)計(jì)劃2020年發(fā)射火星探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)火星的環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)．已知火星和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道都可近似為圓軌道，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)軌道半徑的，火星的半徑約為地球半徑的，火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，以下說(shuō)法正確的是

A. 火星的公轉(zhuǎn)周期比地球小

B. 火星的公轉(zhuǎn)速度比地球大

C. 探測(cè)器在火星表面時(shí)所受火星引力比在地球表面時(shí)所受地球引力小

D. 探測(cè)器環(huán)繞火星表面運(yùn)行的速度比環(huán)繞地球表面運(yùn)行的速度大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬絲的直徑如圖甲所示.該金屬絲的直徑是____________mm；用20等分刻度的游標(biāo)卡尺測(cè)一工件的直徑如圖乙所示，則該工件的長(zhǎng)度是________cm.

(2)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，小王同學(xué)采用如圖所示裝置，圖中小車及砝碼的質(zhì)量用M表示，沙桶及沙的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶計(jì)算出.

1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足__________________時(shí)，可近似認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于沙桶和沙的重力；

2)在平衡摩擦力后，他用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶的一段如圖所示，該紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電的頻率是50Hz，則小車的加速度大小是________m/s2.當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打D點(diǎn)時(shí)小車的速度是________m/s；(計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字)

(3)在測(cè)定一根粗細(xì)均勻合金絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)中.待測(cè)合金絲的電阻約為.提供的儀器有：

A.電壓表V（內(nèi)阻約為，量程為3V）

B.電流表(內(nèi)阻約為，量程為0.6A)

C.電流表(內(nèi)阻約為，量程為3A)

D.滑動(dòng)變阻器(阻值為，額定電流為2A)

E.滑動(dòng)變阻器（阻值范圍，額定電流為0.5A）

F.電源E（電動(dòng)勢(shì)為5V，內(nèi)電阻為）

G.一個(gè)開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線

①要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電流表應(yīng)選__________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______（填序號(hào)）

②某同學(xué)根據(jù)以上儀器，按圖（b）連接實(shí)驗(yàn)線路，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化范圍較窄，現(xiàn)請(qǐng)你用筆在圖（b）中畫一條線對(duì)電路進(jìn)行修改，使電流表示數(shù)的變化范圍變寬_____.

③修改后的電路其測(cè)量結(jié)果比真實(shí)值偏_____（填“大”或“小”）.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用的電流表和電壓表的內(nèi)阻分別為Ω和Ω。器材還有滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)，待測(cè)電池，導(dǎo)線若干。

（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，請(qǐng)畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖____________。

（2）一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出圖線_____________。

0.15

0.23

0.35

0.36

0.54

0.61

1.39

1.35

1.27

1.20

1.13

1.08

（3）根據(jù)圖線可讀出被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)________，內(nèi)電阻________Ω。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，成30°角的OA、OB間有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，OA邊界上的S點(diǎn)有一電子源，在紙面內(nèi)向各個(gè)方向均勻發(fā)射速率相同的電子，電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為r，周期為T。已知從OB邊界射出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為，則下列說(shuō)法正確的是( )

A.沿某一方向發(fā)射的電子，可能從O點(diǎn)射出

B.沿某一方向發(fā)射的電子，可能沿垂直于OB的方向射出

C.從OA邊界射出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為

D.從OB邊界射出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.t=0.01s時(shí)穿過(guò)線框的磁通量最小

B.t=0.01s時(shí)穿過(guò)線框的磁通量變化率最大

C.該線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為

D.電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為22V時(shí)，線圈平面與中性面的夾角可能為45°

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一架飛機(jī)水平地勻速飛行，從飛機(jī)上每隔1s釋放一個(gè)鐵球，先后共釋放4個(gè)。若不計(jì)空氣阻力，從飛機(jī)上觀察4個(gè)球( )

A.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線，它們的落地點(diǎn)是等間距的

B.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的

C.在空中任何時(shí)刻總是在飛機(jī)正下方排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是等間距的

D.在空中任何時(shí)刻總是在飛機(jī)正下方排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】質(zhì)量為2 kg的物塊放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，物塊動(dòng)能Ek與其發(fā)生位移x之間的關(guān)系如圖所示．已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2，則下列說(shuō)法正確的是( 　)

A. x＝1 m時(shí)速度大小為2 m/s

B. x＝3 m時(shí)物塊的加速度大小為2.5 m/s2

C. 在前4 m位移過(guò)程中拉力對(duì)物塊做的功為9 J

D. 在前4 m位移過(guò)程中物塊所經(jīng)歷的時(shí)間為2.8 s

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示為速度傳感器的工作示意圖，P為發(fā)射超聲波的固定小盒子，工作時(shí)P向被測(cè)物體發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖被運(yùn)動(dòng)的物體反射后又被P接收。從P發(fā)射超聲波開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間△t再次發(fā)射超聲波脈沖。圖乙是兩次發(fā)射的超聲波的位移－時(shí)間圖象，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 物體到小盒子P的距離越來(lái)越近

B. 在兩次發(fā)射超聲波脈沖的時(shí)間間隔△t內(nèi)，物體通過(guò)的位移為x2－x1

C. 超聲波的速度為

D. 物體在t1～t2時(shí)間內(nèi)的平均速度為

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