可控热核聚变反应堆产生能量的方式和太阳类似,因此,它被俗称为“人造太阳”.热核反应的发生,需要几千万度以上的高温,因而反应中的大量带电粒子没有通常意义上的容器可装.人类正在积极探索各种约束装置,磁约束托卡马克装置就是其中一种.如图3 10 1所示为该装置的简化模型.有一个圆环形区域,区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,已知其截面内半径为R1=1.0 m,磁感应强度为B=1.0 T,被约束粒子的比荷为 =4.0×107 C/kg,该带电粒子从中空域与磁场交界面的P点以速度v0=4.0×107 m/s,沿环的半径方向射入磁场(不计带电粒子在运动过程中的相互作用,不计带电粒子的重力).
(1)为约束该粒子不穿越磁场外边界,求磁场区域的最小外半径R2.
(2)若改变该粒子的入射速度v,使v=v0,求该粒子从P点进入磁场开始到第一次回到P点所需要的时间t.