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医用电子直线加速器(图甲)的基本原理是:电子被直线加速器加速后轰击重金属靶,产生高能射线,广泛应用于各种肿瘤的治疗。如图乙是电子直线加速器的示意图,它的加速部分由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列而成,其中心轴线在同一直线上。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连,序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连,交变电源两极间电势差的变化规律如图丙所示。在t=0时,奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值,此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)中央的一个电子,在电场力的作用下由静止开始加速,沿中心轴线冲进1号圆筒。为使电子运动到各个间隙中都能恰好加速,电子穿过每个圆筒的时间应当恰好等于交变电压周期的一半。已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为u,周期为T,电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计,不计电子重力,和电子间的相互作用。求:
(1)金属圆筒长度l和它的序号n之间的定量关系;
(2)若电子从8号筒离开加速电场后恰好垂直进入一个边长为2a的正方形匀强磁场区域,电子垂直磁场的左边界从中点进入,垂直下边界从下边界中点射出,最后垂直打到圆形重金属靶上,则电子在磁场中运动的时间,和磁感应强度B的大小;
(3)在满足第(2)问的条件下,若每t秒打在金属靶上的电子数为N,且其中半数电子被金属靶吸收,半数电子被金属靶反向弹回,弹回速度大小为撞击前速度的一半,反弹的电子不会再次打到靶上,则金属靶受到电子平均作用力的大小。

【答案】(1)金属圆筒长度l和它的序号n之间的定量关系为
l
n
=
T
2
m
2
neum

(2)电子在磁场中运动的时间为
πa
8
m
eu
,磁感应强度B的大小为
4
a
mu
e

(3)金属靶受到电子平均作用力的大小为
5
N
ume
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:77引用:2难度:0.2
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  • 1.如图甲所示为示波管,如果在YY′之间加如图乙所示的交变电压,同时在XX′之间加如图丙所示的锯齿形电压,使X的电势比X′高,则在荧光屏上会看到图形为(  )

    发布:2024/12/29 19:30:1组卷:786引用:13难度:0.9
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    (1)若仅存在交变电场,要使电荷飞到Q板时,速度方向恰好与Q板相切,求交变电场周期T;
    (2)若仅存在匀强磁场,且满足B0=
    2
    m
    v
    0
    qd
    ,粒子经一段时间恰能垂直打在Q板上(不考虑粒子反弹),求击中点到出发点的水平距离。

    发布:2024/12/29 23:0:1组卷:129引用:2难度:0.4
  • 3.如图甲所示,在真空中有一倾角为30°的足够长光滑绝缘斜面,t=0时刻,一质量为m=0.2kg的带电小滑块静放于斜面上,同时,空间加上一个方向平行于斜面的匀强电场,场强大小和方向呈周期性变化,变化规律如图乙所示(取沿斜面向上方向为正方向,g=10m/s2),0~2s内小滑块恰能沿斜面向上做匀加速直线运动,加速度大小为10m/s2,求:
    (1)小滑块是带正电还是负电;电荷量q是多少;
    (2)4s内小滑块的位移大小;
    (3)22s内电场力对小物块所做的功。

    发布:2024/12/29 17:0:1组卷:349引用:5难度:0.9
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