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（1）（4分）受控热核聚变研究是当代重大科学前沿课题 之 一。利用氢的同位素氘和氚最容易实现核聚变，但是氚在自然界中几乎不存在，必须通过中子和锂（或）的核反应来获得。中子和反应生成氚和α粒子，并放出4.78MeV的能量，试写出其核反应方程式。
（2）（12分）受控热核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子没有通常意义上的“容器”可装，而由磁场约束带 电粒子的运动使之束缚在某个区域内，现考虑这样一个实验装置：如图所示，在一个环状区域内有垂直于截面向里的匀强磁场，已知氘核的荷质比q/m=4.8×107C/kg，圆环的内半径R1=0.50m，磁感应强度B=0.50T。如果氘核以速度v=1.2×107m/s沿磁场区域的半径方向从A点射入磁场，为了使该粒子不穿出磁场边界，则圆环的外半径R2至少应多大？
参考解答：（1）核反应方程式如下： （2）作出氘核在磁场中运动而不穿出外边界的最大圆轨道如图中圆弧线所示，其圆心为，半径为r。则 由qvB=mv2/r得r=mv/qB=0.5m 两圆心间距离 =0.707m 所以圆环区域的外径为 =1.207m
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（1）受控热核聚变研究是当代重大科学前沿课题之一．利用氢的同位素氘和氚最容易实现核聚变，但是氚在自然界中几乎不存在，必须通过中子和锂（或）的核反应来获得．中子和反应生成氚和a 粒子，并放出4.78MeV的能量，试写出其核反应方程式．

　　（2）受控热核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子的运动使之束缚在某个区域内．现考虑这样一个实验装置：如图所示，在一个环状区域内有垂直于截面向里的匀强磁场，已知氘核的荷质比q/m=4.8×107C/kg，圆环的内半径R1=0.50m，磁感应强度B=0.50T，如果氘核以速度v=1.2×107m/s沿磁场区域的半径方向从A点射入磁场，为了使该粒子不穿出磁场边界，则圆环的外半径R2至少应多大？
（1）受控热核聚变研究是当代重大科学前沿课题之一．利用氢的同位素氘和氚最容易实现核聚变，但是氚在自然界中几乎不存在，必须通过中子和锂（或）的核反应来获得．中子和反应生成氚和a 粒子，并放出4.78MeV的能量，试写出其核反应方程式．

　　（2）受控热核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子的运动使之束缚在某个区域内．现考虑这样一个实验装置：如图所示，在一个环状区域内有垂直于截面向里的匀强磁场，已知氘核的荷质比q/m=4.8×107C/kg，圆环的内半径R1=0.50m，磁感应强度B=0.50T，如果氘核以速度v=1.2×107m/s沿磁场区域的半径方向从A点射入磁场，为了使该粒子不穿出磁场边界，则圆环的外半径R2至少应多大？

(1)受控热核聚变研究是当代重大科学前沿课题之一．利用氢的同位素氘和氚最容易实现核聚变，但是氚在自然界中几乎不存在，必须通过中子和锂(或)的核反应来获得，中子和反应生成氘和α粒子，并放出4.78MeV的能量，试写出其核反应方程式．

(2)受控热核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子的运动使之束缚在某个区域内．现考虑这样一个实验装置：如图所示，在一个环状区域内有垂直于截面向里的匀强磁场，已知氘核的荷质比，圆环的内半径，磁感应强度B=0.50T，如果氘核以速度沿磁场区域的半径方向从A点射入磁场，为了使该粒子不穿出磁场边界，则圆环的外半径至少应多大?

受控热核聚变要把高度纯净的氘、氚混合材料加热到1亿度以上，即达到所谓热核温度．在这样的超高温度下，氘、氚混合气体已完全电离，成为氘、氚原子核和自由电子混合而成的等离子体．从常温下处于分子状态的氘、氚材料开始，一直到上述热核温度的整个加热过程中，必须把这个尺寸有限的等离子体约束起来，使组成等离子体的原子核在发生足够多的聚变反应之前不至于失散，可一般的容器无法使用，因为任何材料的容器壁都不可能承受这样的高温．而磁约束是目前的重点研究方案，利用磁场可以约束带电粒子这一特性，构造一个特殊的磁容器建成聚变反应堆．图8-2-10所示是一种简化示意图，有一个环形匀强磁场区域的截面内半径R1＝ m，外半径R2＝3 m，磁感应强度B＝0.5 T，被约束的粒子的比荷＝4.0×107 C/kg，不计粒子重力和粒子间相互作用．

(1)若带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场，则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率vm是多少？

(2)若带电粒子以(1)问中最大速率vm从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场，请在图中画出其运动轨迹，并求出粒子从出发到第一次回到出发点所用的时间．

图8-2-10

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