19.受控核聚變是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。我國(guó)的“東方超環(huán)”世界領(lǐng)先,將氘氚燃料用特殊的加熱方法加熱到聚變反應(yīng)溫區(qū)(即1億度以上)以點(diǎn)燃氘氚反應(yīng)[一個(gè)氘核(
H)和一個(gè)氚核(
H)發(fā)生聚變核反應(yīng),生成一個(gè)氦核(
He),放出一個(gè)中子],利用特殊設(shè)計(jì)的“籠子”將它們穩(wěn)定地約束在該真空容器內(nèi)。使聚變反應(yīng)能夠穩(wěn)定進(jìn)行,其中一種方法是磁約束,圍繞這種“磁籠子“的設(shè)計(jì),人類已經(jīng)走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)艱苦的歷程。某校的研究小組進(jìn)行了以下的設(shè)計(jì),如圖所示,矩形abcd的ab邊長(zhǎng)為2L,ab與ac夾角為30°,矩形對(duì)角線ac上下方分別分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)氚核(
H)從ab邊中點(diǎn)P處以某一速度垂直ab邊進(jìn)入下方磁場(chǎng)恰好不從對(duì)角線ac邊射出,一個(gè)氘核(
H)從c點(diǎn)以某一速度水平向左進(jìn)入上方磁場(chǎng)并與氚核(
H)在對(duì)角線ac上相遇并發(fā)生聚變反應(yīng),生成一個(gè)氦核(
He),放出一個(gè)中子,生成的氦核(
He)速度方向豎直向下。已知一個(gè)核子的質(zhì)量為m,質(zhì)子的電量為q,求:
(1)氚核(
H)與氘核(
H)射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小之比v
1:v
2;
(2)先后釋放氚核(
H)與氘核(
H)的時(shí)間差;
(3)生成的氦核(
He)偏轉(zhuǎn)后要恰好到達(dá)矩形的a點(diǎn),其速度v應(yīng)滿足的條件。