近代物理例題

1、1綜合指導(dǎo)2（近代物理例題）1.串列靜電加速器是加速質(zhì)子、重離子進(jìn)行核物理基礎(chǔ)研究以及核技術(shù)應(yīng)用研究的設(shè)備，其構(gòu)造示意圖如下：S是產(chǎn)生負(fù)離子的裝置，稱為離子源；中間部分N為充有氮?dú)獾墓艿溃ㄟ^高壓裝置H使其對(duì)地有5.00106V的高壓.現(xiàn)將氫氣通入離子源S.S的作用是使氫分子變?yōu)闅湓?，并使氫原子粘附上一個(gè)電子，成為帶有一個(gè)電子電荷的氫負(fù)離子.氫負(fù)離子（其初速度為零）在靜電場(chǎng)的作用下，形成高速運(yùn)動(dòng)的氫負(fù)離子束流.氫負(fù)離子束射入管道N后將

2、與氮?dú)夥肿影l(fā)生相互作用，這種作用可使大部分的氫負(fù)離子失去粘附在它們上面的多余的電子而成為氫原子，又可能進(jìn)一步剝離掉氫原子的電子使它成為質(zhì)子.已知氮?dú)馀c帶電粒子的相互作用不會(huì)改變粒子的速度.質(zhì)子在電場(chǎng)的作用下繼續(xù)飛向串列靜電加速器的終端靶子T.求在考慮相對(duì)論效應(yīng)的情況下，質(zhì)子到達(dá)T時(shí)的速度.?電子電荷q=1.601019C，質(zhì)子的靜止質(zhì)量m0=1.6731027kg.解答要點(diǎn)解答要點(diǎn)(22(22分)：帶電粒子在靜電場(chǎng)中從S到T的運(yùn)動(dòng)過程中

3、，經(jīng)歷了從S到N和從N到T的兩次加速。粒子帶的電荷q的大小均為1.60?1019C，若以U表示N與地之間的電壓，則粒子獲得的動(dòng)能(1)(4分)2kEqU?質(zhì)子在T處的質(zhì)量(2)(5分)021()mmc??v氫負(fù)離子在S處的能量為，質(zhì)子到達(dá)T處時(shí)具有的能量為，根據(jù)相對(duì)論能20mc2mc量關(guān)系有(3)(5分)220kmcmcE??(1)(2)(3)式聯(lián)立，得(4)(4分)2201211()qUmcc???v代入數(shù)據(jù)得ms(5)(4分)74.

4、3410??v33.?子在相對(duì)自身靜止的慣性參考系中的平均壽命.宇宙射線與大氣在高空某s100.260???處發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生一批?子，以的速度（c為真空中的光速）向下運(yùn)動(dòng)并衰變.0.99c=v根據(jù)放射性衰變定律，相對(duì)給定慣性參考系，若時(shí)刻的粒子數(shù)為，t時(shí)刻剩余0t=(0)N的粒子數(shù)為，則有，式中為相對(duì)該慣性系粒子的平均壽命.若能()Nt()(0)tNtNet=t到達(dá)地面的?子數(shù)為原來的5%，試估算?子產(chǎn)生處相對(duì)于地面的高度h.不考慮重力