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2025年核聚变反应堆等离子体调控知识考察试题及答案解析

一、单项选择题（每题3分，共30分）

1.等离子体中的粒子主要通过以下哪种相互作用进行能量交换？

A.万有引力相互作用

B.电磁相互作用

C.强相互作用

D.弱相互作用

答案：B

解析：在等离子体中，粒子带有电荷，它们之间主要通过电磁相互作用来交换能量。万有引力相互作用相对于电磁相互作用非常微弱，在等离子体的能量交换中可以忽略不计；强相互作用主要作用于原子核内部的粒子；弱相互作用主要与粒子的衰变等过程有关。所以答案选B。

2.以下哪种方法不是用于等离子体密度测量的常用方法？

A.微波干涉仪

B.汤姆逊散射

C.磁探针

D.远红外激光干涉仪

答案：C

解析：微波干涉仪和远红外激光干涉仪都是利用电磁波在等离子体中的传播特性来测量等离子体密度的常用方法；汤姆逊散射通过测量散射光的特性来推断等离子体的密度和温度等参数。而磁探针主要用于测量等离子体的磁场，不是用于测量等离子体密度的常用方法。所以答案选C。

3.等离子体的约束时间是指：

A.等离子体从产生到消失的总时间

B.等离子体在约束装置中保持稳定的平均时间

C.等离子体中粒子的平均自由飞行时间

D.等离子体达到热平衡所需的时间

答案：B

解析：等离子体的约束时间是指等离子体在约束装置（如托卡马克等）中能够保持稳定，不发生泄漏或破坏的平均时间。选项A中从产生到消失的总时间包含了各种不稳定和非约束阶段；选项C粒子的平均自由飞行时间与约束时间概念不同；选项D达到热平衡所需时间也不是约束时间的定义。所以答案选B。

4.在托卡马克装置中，纵场线圈的主要作用是：

A.产生环形磁场，约束等离子体

B.加热等离子体

C.控制等离子体的形状

D.测量等离子体的参数

答案：A

解析：托卡马克装置中纵场线圈产生环形磁场，该环形磁场是约束等离子体的重要组成部分，使等离子体能够在环形区域内稳定存在。加热等离子体通常有射频加热、中性束注入加热等专门的加热系统；控制等离子体形状主要通过极向场线圈等；测量等离子体参数有各种专门的测量仪器。所以答案选A。

5.等离子体中的锯齿振荡现象主要与以下哪种物理过程有关？

A.磁重联

B.离子回旋共振

C.电子回旋共振

D.反常输运

答案：A

解析：等离子体中的锯齿振荡现象是一种周期性的磁流体不稳定性，主要与磁重联过程有关。磁重联导致等离子体内部的磁拓扑结构发生变化，从而引起等离子体中心温度和密度的周期性变化，表现为锯齿振荡。离子回旋共振和电子回旋共振主要用于等离子体加热；反常输运是指等离子体中粒子和能量的输运超出经典理论预期的现象，与锯齿振荡现象没有直接关系。所以答案选A。

6.以下哪种等离子体诊断技术可以同时测量等离子体的温度和密度？

A.朗缪尔探针

B.软X射线诊断

C.中性粒子分析器

D.激光诱导荧光诊断

答案：A

解析：朗缪尔探针通过测量探针上的电流电压特性曲线，可以同时推断出等离子体的温度和密度。软X射线诊断主要用于测量等离子体的高温部分和等离子体的辐射特性；中性粒子分析器主要用于分析等离子体中的中性粒子成分和能量分布；激光诱导荧光诊断主要用于测量等离子体中特定粒子的速度分布和密度等信息，但一般不能同时方便地测量温度和密度。所以答案选A。

7.等离子体的比压值β定义为：

A.等离子体的动能与磁能之比

B.等离子体的热能与磁能之比

C.等离子体的势能与磁能之比

D.等离子体的电能与磁能之比

答案：B

解析：等离子体的比压值β定义为等离子体的热能（或压力）与磁能（或磁压力）之比。它是衡量等离子体约束性能的一个重要参数，β值越大，说明等离子体利用磁约束的效率越高。所以答案选B。

8.在等离子体加热过程中，离子回旋共振加热主要是通过以下哪种方式实现的？

A.使离子与射频波发生共振，吸收波的能量

B.使电子与射频波发生共振，吸收波的能量

C.利用中性束注入与等离子体相互作用

D.利用欧姆加热原理

答案：A

解析：离子回旋共振加热是利用射频波的频率与等离子体中离子的回旋频率相匹配，使离子与射频波发生共振，从而吸收射频波的能量，实现等离子体加热。电子回旋共振加热是使电子与射频波发生共振；中性束注入加热是将高能中性粒子束注入等离子体；欧姆加热是通过在等离子体中通入电流，利用电阻加热原理。所以答案选A。

9.等离子体的边界层通常具有以下哪种特点？

A.温度和密度梯度大

B.温度和密度均匀

C.磁场强度高

D.粒子输运系数小

答案：A

解析：等离子体边界层是等离子体与约束装置壁面之间的过渡区域，在这个区域内，等离子体的温度和密度从等离子体内部的高值迅速下降到壁面附近的低值，因此温度和密度梯