题目列表(包括答案和解析)
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)当令医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”,它医疗诊断中,常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子。碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得,同时还产牛另一粒子,试写出核反应方程。若碳11的半衰期
为
,经
剩余碳11的质量占原来的百分之几?(结果取两位有效数字)
(2)回旋加速器的原理如图.
和
是两个1中空半经为R的半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为
的交流电源上,位于
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,
、
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、
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)推理说明:质子在回旋加速器中运动时,随轨道半径
的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差
是增大、减小还是不变?
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如图所示是一直线加速器原理的示意图,由K个长度逐个增大的共轴金属圆筒排列成一串(图中只画了5个作为示意),奇数筒和偶数筒分别连接到频率为f、最大电压值为U的正弦交流电源的两极(设圆筒内部没有电场),整个装置放在真空容器中,圆筒的两底面中心开有小孔。带电粒子从粒子源出发后,经过第一次加速,然后进入第一个圆筒,再向前运动。相邻两圆筒间的间隙很小,问:
比荷为
质子(
),以
沿轴线射入第一个圆筒,此时第1、2两个圆筒间的电势差为
。(不计粒子的重力,不计粒子在两圆筒间运动的时间,不考虑相对论效应)
(1).要使质子每次在圆筒间都能获得最大的加速,质子穿越每个圆筒的时间最短为多大?
(2).在(1)的情形下,第n个圆筒的长度应为多大?若质子某次加速后动能为
,则下一个圆筒长为多少?(
)
(3).若利用回旋加速器使质子最终加速到动能为
,则D形盒的半径应为多大?(D形盒中磁感应强度
)
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