Question

如圖所示為EAST部分裝置的簡(jiǎn)化模型：垂直紙面的有環(huán)形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b區(qū)域，圍著磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的圓形a區(qū)域,a區(qū)域內(nèi)的離子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。離子的速度只要不超過某值，就不能穿過環(huán)形磁場(chǎng)的外邊界而逃逸，從而被約束．設(shè)離子質(zhì)量為m，電荷量為q，環(huán)形磁場(chǎng)的內(nèi)半徑為 ，外半徑 ．
(1)將下列核反應(yīng)方程補(bǔ)充完整，指出哪個(gè)屬于核聚變方程．并求出聚變過程中釋放的核能  ．已知  的質(zhì)量為， 的質(zhì)量為。粒子的質(zhì)量為
的質(zhì)量為 質(zhì)子質(zhì)量為 ，電子質(zhì)量為，光速為c

(2)若要使從a區(qū)域沿任何方向，速率為v 的離子射入磁場(chǎng)時(shí)都不能越出磁場(chǎng)的
外邊界，則b區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度至少為多大?
(3)若b區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．離子從a區(qū)域中心o點(diǎn)沿半徑OM方向
以某一速度射入b區(qū)域，恰好不越出磁場(chǎng)的外邊界．請(qǐng)畫出在該情況下離子在
a b區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡，并求出周期．

Answer 1

（1）
（2）
（3）

（1）屬于聚變方程


(2)當(dāng)離子的速度沿與內(nèi)邊界圓
相切的方向射人磁場(chǎng)，且軌道
與磁場(chǎng)外圓相切時(shí)所需磁場(chǎng)的
磁感應(yīng)強(qiáng)度B，即為要求的值．