20xx年高考物理各地試題分類匯編及解析1(編輯修改稿)
2025-02-10 22:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，粒子速率為va，運動軌跡與兩磁場區(qū)域邊界的交點為,如圖，由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得 ① 由幾何關(guān)系得 ② ③式中，由①②③式得 ④(2)設(shè)粒子a在II內(nèi)做圓周運動的圓心為Oa,半徑為，射出點為（圖中未畫出軌跡）。由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得 ⑤由①⑤式得 ⑥ 、和三點共線，且由 ⑥式知點必位于 ⑦ 的平面上。由對稱性知，點與點縱坐標(biāo)相同，即 ⑧ 式中，h是C點的y坐標(biāo)。 設(shè)b在I中運動的軌道半徑為，由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得 ⑨ 設(shè)a到達(dá)點時，b位于點，轉(zhuǎn)過的角度為。如果b沒有飛出I，則 ⑩ 式中，t是a在區(qū)域II中運動的時間，而 由⑤⑨⑩式得 由①③⑨式可見，b沒有飛出。點的y坐標(biāo)為 由①③⑧⑨式及題給條件得，a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差為 11（2011天津第12題）．（20分）回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。（1）當(dāng)今醫(yī)學(xué)成像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，它在醫(yī)療診斷中，常利用能放射電子的同位素碳11為示蹤原子，碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得，同時還產(chǎn)生另一粒子，試寫出核反應(yīng)方程。若碳11的半衰期τ為20min，？（結(jié)果取2位有效數(shù)字）（2）回旋加速器的原理如圖，D1和D2是兩個中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上，位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可以忽略，重力不計），它們在兩盒之間被電場加速，DD2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時的平均功率為P，求輸出時質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R、f的關(guān)系式（忽略質(zhì)子在電場中運動的時間，其最大速度遠(yuǎn)小于光速）（3）試推理說明：質(zhì)子在回旋加速器中運動時，隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差是增大、減小還是不變？解析：（1）核反應(yīng)方程為 ①設(shè)碳11原有質(zhì)量為m0，經(jīng)過t=，根據(jù)半衰期定義，有： ②（2）設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，質(zhì)子離開加速器時速度大小為v，由牛頓第二定律知： ③質(zhì)子運動的回旋周期為： ④由回旋加速器工作原理可知，交變電源的頻率與質(zhì)子回旋頻率相同，由周期T與頻率f的關(guān)系可得： ⑤設(shè)在t時間內(nèi)離開加速器的質(zhì)子數(shù)為N，則質(zhì)子束從回旋加速器輸出時的平均功率 ⑥輸出時質(zhì)子束的等效電流為： ⑦由上述各式得若以單個質(zhì)子為研究對象解答過程正確的同樣給分（3）方法一：設(shè)k（k∈N*）為同一盒子中質(zhì)子運動軌道半徑的序數(shù)，相鄰的軌道半徑分別為rk，rk+1（rkrk+1），在相應(yīng)軌道上質(zhì)子對應(yīng)的速度大小分別為vk，vk+1，DD2之間的電壓為U，由動能定理知 ⑧由洛倫茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓周運動的向心力，知，則 ⑨整理得 ⑩因U、q、m、B均為定值，令，由上式得 ⑾相鄰軌道半徑rk+1，rk+2之差同理 因為rk+2 rk，比較，得說明隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差減小方法二：設(shè)k（k∈N*）為同一盒子中質(zhì)子運動軌道半徑的序數(shù)，相鄰的軌道半徑分別為rk，rk+1（rkrk+1），在相應(yīng)軌道上質(zhì)子對應(yīng)的速度大小分別為vk，vk+1，DD2之間的電壓為U由洛倫茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓周運動的向心力，知，故 ⑿由動能定理知，質(zhì)子每加速一次，其動能增量 ⒀以質(zhì)子在D2盒中運動為例，第k次進(jìn)入D2時，被電場加速（2k﹣1）次速度大小為 ⒁同理，質(zhì)子第（k+1）次進(jìn)入D2時，速度大小為綜合上述各式可得整理得，
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