14.(12分) 2007年3月1日,国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收.作为核聚变研究的实验设备,EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索,其目的是建成一个核聚变反应堆,届时从1升海水中提取氢的同位素氘,在这里和氚发生完全的核聚变反应,释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量,这就相当于人类为自己制造了一个小太阳,可以得到无穷尽的清洁能源.作为核聚变研究的实验设备,要持续发生热核反应,必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内,约束的办法有多种,其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料.如图光原-8所示为EAST部分装置的简化模型:垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域,围着磁感应强度为零的圆形a区域,a区域内的离子向各个方向运动,离子的速度只要不超过某值,就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸,从而被约束.设离子质量为m,电荷量为q,环形磁场的内半径为R1,外半径

(1)将下列核反应方程补充完整,指出哪个属于核聚变方程.并求出聚变过程中释放的核能E0.(已知的质量为m2质量为m3α粒子的质量为mα的质量为mn,质子质量为mP,电子质量为me,光速为C.)

A.(   )       B.(  )

C.(   )        D.(   )

(2)若要使从a区域沿任何方向,速率为v的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界,则b区域磁场的磁感应强度至少为多大?

(3)若b区域内磁场的磁感应强度为B,离子从a区域中心O点沿半径OM方向以某一速度射入b区,恰好不越出磁场的外边界.请画出在该情况下离子在ab区域内运动一个周期的轨迹,并求出周期.

                                图光原-8

 0  138701  138709  138715  138719  138725  138727  138731  138737  138739  138745  138751  138755  138757  138761  138767  138769  138775  138779  138781  138785  138787  138791  138793  138795  138796  138797  138799  138800  138801  138803  138805  138809  138811  138815  138817  138821  138827  138829  138835  138839  138841  138845  138851  138857  138859  138865  138869  138871  138877  138881  138887  138895  447348 

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