例谈“磁约束”问题

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  “磁约束”是利用强磁场将高能粒子约束在磁场内,高温高压等离子体受到洛伦兹力的作用在磁场内回旋从而受到约束,构造一个特殊的磁容器从而建成聚变反应堆,在其中将聚变材料加热至数亿摄氏度高温,实现聚变反应。带电粒子在磁场中的运动是高中物理的难点,在这个问题上的命题也成为历届高考的热点,2005年推出的新课程标准也将“磁约束”问题作为课标示例展示出来,可见这类问题的重要性,“磁约束”问题不同于以往高考中的“带电粒子在磁场中的运动问题”,在于它有“有界磁场”的约束。其特点是构思新颖、综合性强,突出考查考生对物理过程和运动规律的综合分析能力、运用数学知识解决物理问题的能力及空间想象能力。这类问题的解法关键是利用“临界条件”寻找几何特征。下面提出几例以供读者参考:
  1、利用圆形有界磁场“约束”:
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