正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層（PET）是分子水平上的人體功能顯像的國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，它為臨床診斷和治療提供全新的手段。

⑴PET在心臟疾病診療中，需要使用放射正電子的同位素氮13示蹤劑。氮13是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氧16獲得的，反應(yīng)中同時(shí)還產(chǎn)生另一個(gè)粒子，試寫出該核反應(yīng)方程。

⑵PET所用回旋加速器示意如圖，其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間距為d，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示。質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q。設(shè)質(zhì)子從粒子源S進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度不計(jì)，質(zhì)子在加速器中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t（其中已略去了質(zhì)子在加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間），質(zhì)子在電場(chǎng)中的加速次數(shù)于回旋半周的次數(shù)相同，加速質(zhì)子時(shí)的電壓大小可視為不變。求此加速器所需的高頻電源頻率f和加速電壓U。

⑶試推證當(dāng)R>>d時(shí)，質(zhì)子在電場(chǎng)中加速的總時(shí)間相對(duì)于在D形盒中回旋的時(shí)間可忽略不計(jì)（質(zhì)子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不考慮磁場(chǎng)的影響）。


（1）核反應(yīng)方程為：        ①

（2）設(shè)質(zhì)子加速后最大速度為v，由牛頓第二定律得：

          ②

質(zhì)子的回旋周期為：        ③

高頻電源的頻率為：          ④

質(zhì)子加速后的最大動(dòng)能為：      ⑤

設(shè)質(zhì)子在電場(chǎng)中加速的次數(shù)為n，則：

       ⑥

又        ⑦

可解得：       ⑧

（3）在電場(chǎng)中加速的總時(shí)間為：

       ⑨

在D形盒中回旋的總時(shí)間為        ⑩

故，即當(dāng)時(shí)，可以忽略不計(jì)。


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


改進(jìn)后的“研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，力傳感器、定滑輪固定在橫桿上，替代原裝置中的彈簧秤，已知力矩盤上各同心圓的間距均為5cm

（1）（多選題）做這樣改進(jìn)的有點(diǎn)是

A．力傳感器既可測(cè)拉力又可測(cè)壓力

B．力傳感器測(cè)力時(shí)不受主觀判斷影響，精確度高

C．能消除轉(zhuǎn)軸摩擦力引起的實(shí)驗(yàn)誤差

D．保證力傳感器所受拉力方向不變

（2）某同學(xué)用該裝置做實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)G點(diǎn)始終在最低處，他仍用該盤做實(shí)驗(yàn)。在對(duì)力傳感器進(jìn)行調(diào)零后，用力傳感器將力矩盤的G點(diǎn)拉到圖示位置，此時(shí)力傳感器讀數(shù)為3N。再對(duì)力傳感器進(jìn)行調(diào)零，然后懸掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，此方法________（選填“能”、“不能”）消除力矩盤偏心引起的實(shí)驗(yàn)誤差，已知每個(gè)鉤碼所受重力為1N，力矩盤按圖示方式懸掛鉤碼后，力矩盤所受順時(shí)針?lè)较虻暮狭貫開________Nm。力傳感器的讀數(shù)為_______N.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


（1）如圖1，在光滑水平長(zhǎng)直軌道上，放著一個(gè)靜止的彈簧振子，它由一輕彈簧兩端各聯(lián)結(jié)一個(gè)小球構(gòu)成，兩小球質(zhì)量相等�，F(xiàn)突然給左端小球一個(gè)向右的速度μ0，求彈簧第一次恢復(fù)到自然長(zhǎng)度時(shí)，每個(gè)小球的速度。

（2）如圖2，將N個(gè)這樣的振子放在該軌道上，最左邊的振子1被壓縮至彈簧為某一長(zhǎng)度后鎖定，靜止在適當(dāng)位置上，這時(shí)它的彈性勢(shì)能為E0。其余各振子間都有一定的距離，現(xiàn)解除對(duì)振子1的鎖定，任其自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它第一次恢復(fù)到自然長(zhǎng)度時(shí)，剛好與振子2碰撞，此后，繼續(xù)發(fā)生一系列碰撞，每個(gè)振子被碰后剛好都是在彈簧第一次恢復(fù)到自然長(zhǎng)度時(shí)與下一個(gè)振子相碰.求所有可能的碰撞都發(fā)生后，每個(gè)振子彈性勢(shì)能的最大值。已知本題中兩球發(fā)生碰撞時(shí)，速度交換，即一球碰后的速度等于另一球碰前的速度。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


如圖所示，兩平行金屬板A、B長(zhǎng)l＝8cm，兩板間距離d＝8cm，A板比B板電勢(shì)高300V，即UAB＝300V。一帶正電的粒子電量q＝10-10­C，質(zhì)量m＝10-20­kg，從R點(diǎn)沿電場(chǎng)中心線垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng)，初速度v0＝2×106m/s，粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面MN、PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后，進(jìn)入固定在中心線上的O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域（設(shè)界面PS右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響）。已知兩界面MN、PS相距為L＝12cm，粒子穿過(guò)界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏EF上。求（靜電力常數(shù)k＝9×109­N·m2/C2）

（1）粒子穿過(guò)界面PS時(shí)偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn)？

（2）點(diǎn)電荷的電量。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子以速度v0從O點(diǎn)沿y軸正方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域后，從點(diǎn)b處穿過(guò)x軸，速度方向與x軸正方向的夾角為300.粒子的重力不計(jì)，試求:

(1)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積.

(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.

(3)b到O的距離.

 


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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


磁流體發(fā)電技術(shù)是目前世界上正在研究的新興技術(shù)。如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，發(fā)電管道部分長(zhǎng)為l、高為h、寬為d．前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體電極。兩個(gè)電極與負(fù)載電阻R相連。整個(gè)管道放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度大小為B，方向垂直前后側(cè)面向后。現(xiàn)有平均電阻率為ρ的電離氣體持續(xù)穩(wěn)定地向右流經(jīng)管道。實(shí)際情況較復(fù)雜，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，設(shè)管道中各點(diǎn)流速相同，電離氣體所受摩擦阻力與流速成正比，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)電離氣體的恒定流速為v0，有磁場(chǎng)時(shí)電離氣體的恒定流速為v．

（1）求流過(guò)電阻R的電流的大小和方向；

（2）為保證持續(xù)正常發(fā)電，無(wú)論有無(wú)磁場(chǎng)存在，都對(duì)管道兩端電離氣體施加附加壓強(qiáng)，使管道兩端維持一個(gè)水平向右的恒定壓強(qiáng)差∆p，求∆p的大�。�

    （3）求這臺(tái)磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


正對(duì)的平行板MN、PQ，長(zhǎng)L=4m，寬d=4m，兩板間有垂直于板且由PQ板指向MN板的勻強(qiáng)電場(chǎng).半徑R=2m的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于圓面指向紙外，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T，圓心在MN板的延長(zhǎng)線上，且圓周剛好過(guò)MN板右端點(diǎn)N.一荷質(zhì)比，帶正電的粒子，以v=0.5m/s的速度沿兩平行板的中軸線方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，恰好由MN板右端點(diǎn)N的邊緣進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，離開磁場(chǎng)后最終打到PQ板上.求：（1）粒子落到PQ板上的位置；（2）粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到最終落到PQ板所經(jīng)歷的總時(shí)間t.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


圖中y軸AB兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為d和-d。在0<<y<<d的區(qū)域中，存在沿y軸向上的非均勻電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E的大小與y成正比，即E=ky；在y》d的區(qū)域中，存在沿y軸向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度F=kd(k屬未知量)。X軸下方空間各點(diǎn)電場(chǎng)分布與x軸上方空間中的分布對(duì)稱，只是場(chǎng)強(qiáng)的方向都沿y軸向下。現(xiàn)有一帶電量為q質(zhì)量為m的微粒甲正好在O、B兩點(diǎn)之問(wèn)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻將一帶電蕾為2q、質(zhì)量為m的微粒乙從y軸上的c點(diǎn)處由靜止釋放，乙運(yùn)動(dòng)到Ｏ點(diǎn)和甲相碰并結(jié)為一體(忽略兩微粒之間的庫(kù)侖力)。在以后的運(yùn)動(dòng)中，它們所能達(dá)到的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)分別為A點(diǎn)和D點(diǎn)，且經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)速度達(dá)到最大值(重力加速度為g)。

  (1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)E；

  (2)求出AB間的電勢(shì)差UAB及OB間的電勢(shì)差UOB；

  (3)分別求出P、C、D三點(diǎn)到0點(diǎn)的距離。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：


關(guān)于家庭安全用電，下列做法正確的是

A．將移動(dòng)插座遠(yuǎn)離水池

B．用濕抺布擦去工作中電器上的灰塵

C．使用洗衣機(jī)時(shí)，電器外殼不接地

D．消毒碗柜、電飯煲和電冰箱同時(shí)使用一個(gè)移插座

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同步練習(xí)冊(cè)答案