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正在进行安全检测...
正在进行安全检测...
发布时间:2023-11-22 17:06:46 来源:
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高中物理学习材料
(灿若寒星
**
整理制作)
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高考题千变万化,但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由
母题衍生而来。研究母题,掌握母题解法,使学生触类旁通,举一反三,可使学
生从题海中跳出来,轻松备考,事半功倍。
母题八十八:
回旋加速器
【方法归纳】
回旋加速器是加速带电粒子的装置,离子由加速器的中心附近进入加速器,
经过回旋加速后从加速器的边缘出加速器,
离子通过电场加速从电场中获得能量。
回旋加速
器粒子运动周期与狭缝上所加交变电压的周期相等。
回旋加速器狭缝所加交变电压的周期等
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>
>
于粒子做匀速圆周运动的周期,粒子回旋一周加速两次。由
qvB
m
v
2
R
可知粒子加速后的
q
2
B
2
R
2
最大动能
E
km
>
>
>
>
=
,与加速电压无关。
2
m
例
88
(
2011
天津理综卷)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广
泛应用,有力地推动了现代科学技术的发展。
(
1
)当今医学影像诊断设备
PET/CT
堪称“现代医学高科技之冠”
,它在医疗诊断中,常利
用能放射正电子的同位素碳
11
作为示踪原子。
碳
11
是由小型回旋加速器输出的高速质子轰
击氮
14
获得,同时还产生另一粒子,试写出核反应方程。若碳
11
的半衰期
τ
为
20min
,经
2.0h
剩余碳
11
的质量占原来的百分之几?(结果取
2
位有效数字)
(
2
)回旋加速器的原理如图,
D
1
和
D
2
是两个中空的半径为
R
的半圆金属盒,它们接在电
压一定、频率为
f
的交流电源上。
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>
>
位于
D
1
圆心处的质子源
A
能不断产生质子(初速度可以忽略,重力不计)
,它们
在两盒之间被电场加速,
D
1
、
D
2
置于与盒面垂直的磁感应强度为
B
的匀强磁场中。
若质
子束从回旋加速器输出时的平均功率为
P
,求输出时质子束的等效电流
I
与
P
、
B
、
R
、
f
的
关系式(忽略质子在电场中的运动时间,其最大速度远小于光速)
(
3
)试推理说明:质子在回旋加速器中运动时,随轨道半径
r
的增大,同一盒中相邻轨
道的半径之差△
r
是增大、减小还是不变?
【解析】
【点评】此题以医学影像诊断设备
PET/CT
切入,综合考查相关知识,难度较大。
衍生题
1
(
2008
广东物理)
1930
年劳伦斯制成了世界上第一
台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质
D
形盒
D
1
、
D
2
构成,其间留有空隙,下列说法正确的是
A
.离子由加速器的中心附近进入加速器
B
.离子由加速器的边缘进入加速器
C
.离子从磁场中获得能量
D
.离子从电场中获得能量
【解析】
:
【点评】此题定性考查回旋加速器,难度不大。
衍生题
2
(
2009
江苏物理)
1932
年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的
工作原理如图所示,置于高真空中的
D
形金属盒半径为
R
,两盒间的狭缝很小,
带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为
B
的匀强磁场与盒面垂直。
A
处粒子源产生的粒子,质量为
m
、电荷量为
+q
,在加速器中被加速,加速电压为
U
。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
>
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本文来源:
https://www.2haoxitong.net/k/doc/40e6bcc2a7c30c22590102020740be1e640ecced.html
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