近代物理例題

1、1綜合指導2（近代物理例題）1.串列靜電加速器是加速質子、重離子進行核物理基礎研究以及核技術應用研究的設備，其構造示意圖如下：S是產生負離子的裝置，稱為離子源；中間部分N為充有氮氣的管道，通過高壓裝置H使其對地有5.00106V的高壓.現將氫氣通入離子源S.S的作用是使氫分子變?yōu)闅湓?，并使氫原子粘附上一個電子，成為帶有一個電子電荷的氫負離子.氫負離子（其初速度為零）在靜電場的作用下，形成高速運動的氫負離子束流.氫負離子束射入管道N后將

2、與氮氣分子發(fā)生相互作用，這種作用可使大部分的氫負離子失去粘附在它們上面的多余的電子而成為氫原子，又可能進一步剝離掉氫原子的電子使它成為質子.已知氮氣與帶電粒子的相互作用不會改變粒子的速度.質子在電場的作用下繼續(xù)飛向串列靜電加速器的終端靶子T.求在考慮相對論效應的情況下，質子到達T時的速度.?電子電荷q=1.601019C，質子的靜止質量m0=1.6731027kg.解答要點解答要點(22(22分)：帶電粒子在靜電場中從S到T的運動過程中

3、，經歷了從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，則粒子獲得的動能(1)(4分)2kEqU?質子在T處的質量(2)(5分)021()mmc??v氫負離子在S處的能量為，質子到達T處時具有的能量為，根據相對論能20mc2mc量關系有(3)(5分)220kmcmcE??(1)(2)(3)式聯立，得(4)(4分)2201211()qUmcc???v代入數據得ms(5)(4分)74.

4、3410??v33.?子在相對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)生核反應產生一批?子，以的速度（c為真空中的光速）向下運動并衰變.0.99c=v根據放射性衰變定律，相對給定慣性參考系，若時刻的粒子數為，t時刻剩余0t=(0)N的粒子數為，則有，式中為相對該慣性系粒子的平均壽命.若能()Nt()(0)tNtNet=t到達地面的?子數為原來的5%，試估算?子產生處相對于地面的高度h.不考慮重力