Question

【題目】如圖為“EAST超導托卡馬克核聚變實驗裝置”的簡化模型：把核材料約束在半徑為r2的圓形區(qū)域內，等離子體只在半徑為r1的圓形區(qū)域內反應，環(huán)形區(qū)域(約束區(qū))存在著垂直于截面的勻強磁場。假設約束的核聚變材料只有氕核()和氘核()，已知氕核()的質量為m，電量為q，兩個同心圓的半徑滿足r2＝(＋1)r1，只研究在紙面內運動的核子，不考慮核子間的相互作用、中子和質子的質量差異以及速度對核子質量的影響。設核聚變材料氕核()和氘核()具有相同的動能Ek，則以下說法正確的是（　�。�

A.氕核()和氘核()的比荷之比為1：2

B.氕核()和氘核()分別在環(huán)形區(qū)域做勻速圓周運動的半徑之比為1：

C.為了約束從反應區(qū)沿不同方向射入約束區(qū)的核子，則環(huán)形磁場區(qū)域所加磁場磁感應強度B滿足的條件為B>

D.若約束區(qū)的磁感應強度為B0，氕核()從圓心O點沿半徑方向以某一速度射入約束區(qū)，恰好經過約束區(qū)的外邊界，則氘核()再次回到反應區(qū)所用時間t＝

Answer 1

【答案】BCD

【解析】

A．氕核()和氘核()的比荷之比為

故A錯誤；

B．根據

得

則半徑之比為

故B正確；

C．如圖1所示，當離子的速度沿與內邊界圓相切的方向射入磁場，且軌道與磁場外圓相切時所需磁場的磁感應強度B，即為要求的值，設軌跡圓的半徑為R1，由幾何關系得

根據

解得

故C正確；

D．如圖2所示，由幾何關系得

解得

離子在b區(qū)域中做勻速圓周運動的周期，離子在b區(qū)域中一次運動的時間

聯立解得

故D正確。

故選BCD。