题目内容
图甲是中国自行设计、研制的最大的受控核聚变实验装置：其原理如图乙，带电粒子被强电流线圈产生的磁场约束在一个半经为r的“容器”中，通电线圈产生的圆形磁场可看作匀强磁场，磁场圆半径为R，R>r且两圆同心，磁感应强度为B,它们的截面如图丙所示。“容器”中有质量均为m，带电量均为q的带电粒子，在“容器”内运动， 有些粒子会运动到“容器”的边缘，观察到在“容器”的边缘各处，有向各个方向离开“容器”的粒子，且每个方向的粒子的速度都从0到v分布。不久，所有粒子都能返回“容器”。 （本题只考虑运动方向与磁场垂直的粒子，不计粒子重力和粒子间相互作用和碰撞）
⑴要产生如图乙所示的磁场，逆着磁场方向看，线圈中的电流方向如何？不改变装置结构，要改变磁场，可釆取什么方法？
（2）为保证所有粒子从“容器”边缘处离开又能返回，求带电粒子的最大速度v
（3）如果“容器”中带电粒子是核聚变的原料
、
，它们具拥同的动能，但被该装置约束后，它们的“容器”半径会不同。现用该装置约束这两种粒子，设它们“容器”的最大的半径分别为r1、r2，试推导r1、r2和R应满足的关系式。
（1）电流为逆时针方向；改变线圈中电流方向，就改变磁场方向；改变线圈电流的大小，就改变磁场强弱；（2）
（3）
【解析】
试题分析：（1）由安培定则，电流为逆时针方向；改变线圈中电流方向，就改变磁场方向；改变线圈电流的大小，就改变磁场强弱；
（2）从“容器”边缘切线方向离开，最大速率为v的粒子，在磁场中做圆周运动的轨迹刚好与磁场圆相切，那么其他粒子都能返回“容器”中，设这个轨迹圆半径为r/，由几何关系，R-r=2r/；
粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供；
，由上述两式可得：
,解得：
（3）
、
两粒子，电量相同，动能相同。所以
，由上式可得：
；
，有上述式子可得：
考点：带电粒子在磁场中的运动。
世纪百通主体课堂小学课时同步达标系列答案如图为“探究功与速度变化的关系”的实验示意图：
（1）某同学在实验时，按照下面的实验步骤。
①将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器,将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后小车________（填“匀速”、“加速”、“减速”）运动.
②将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置.接通打点计时器电源，释放小车.
③用2 条、3 条、4 条、5 条、6 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验，但必须让小车从_______（填“同一位置”、“不同位置”）静止释放.
④在上述实验中打出的5 条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度
、
、
、
、
、
.
（2）下列4条纸带中最符合实验要求的是 _________.
（3）某同学记录相关数据见下表：
实验次数 | 条数 | 速度m/s | 速度平方m2/s2 |
1 | 1 | 1.28 | 1.64 |
2 | 2 | 1.75 | 3.06 |
3 | 3 | 2.10 | 4.41 |
4 | 4 | 2.26 | 5.11 |
5 | 5 | 2.68 | 7.18 |
6 | 6 | 2.96 | 8.76 |
用
表示一条橡皮筋做的功，请在坐标纸上画
图象.
②根据你画的
图象，你认为该同学第________次实验操作出现了问题，问题可能在于该次实验时小车释放的位置距离打点计时器较原位置 _________（填“远”或“近”）
、
、
组成的粒子流在O1处静止开始经U1加速，再经U2偏转后进入右侧匀强磁场，且均能从左边界离开磁场。不计粒子间相互作用，则下列说法正确的是 
：
m
=1：3，所带电荷量大小之比
=1：7．两小球球心间距离远大于小球半径且间距为L时，它们之间的静电力大小为F已知取无穷远处为零电势，导体球表面的电势
，其中Q是导体球所带的电荷量，r是导体球的半径，k是静电力常量。现保持两金属小球位置不变，用细导线将两小球连接，达到静电平衡后取走导线，这时A、B两球之间的静电力大小可能是：
B. 
C. 
D. 