25．(22分)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)子在加速電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間)，質(zhì)子在電場中的加速次數(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)子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不考慮磁場的影響)。

24．(18分)如圖所示，質(zhì)量m_A為4.0kg的木板A放在水平面C上，木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.24，木板右端放著質(zhì)量m_B為1.0kg的小物塊B(視為質(zhì)點(diǎn))，它們均處于靜止?fàn)顟B(tài)。木板突然受到水平向右的12NŸs的瞬時(shí)沖量I作用開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小物塊滑離木板時(shí)，木板的動(dòng)能E_M為8.0J，小物塊的動(dòng)能為0.50J，重力加速度取10m/s²，求

⑴瞬時(shí)沖量作用結(jié)束時(shí)木板的速度v₀；

⑵木板的長度L。

23．(16分)圖中MN和PQ為豎直方向的兩平行長直金屬導(dǎo)軌，間距l為0.40m，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.50T的勻強(qiáng)磁場垂直。質(zhì)量m為6.0×10^-3kg、電阻為1.0Ω的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸。導(dǎo)軌兩端分別接有滑動(dòng)變阻器和阻值為3.0Ω的電阻R₁。當(dāng)桿ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)以速率v勻速下滑，整個(gè)電路消耗的電功率P為0.27W，重力加速度取10m/s²，試求速率v和滑動(dòng)變阻器接入電路部分的阻值R₂。

22．(16分)現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖1所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。

⑴將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_________、A。

⑵本實(shí)驗(yàn)的步驟有：

①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；

②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；

③用米尺測量雙縫到屏的距離；

④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離。

在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意___________________和___________________。

⑶將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖2所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖3中手輪上的示數(shù)__________mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為__________mm。

⑷已知雙縫間距d為2.0×10^-4m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計(jì)算式λ=________，求得所測紅光波長為__________nm。

21．土星周圍有美麗壯觀的“光環(huán)”，組成環(huán)的顆粒是大小不等、線度從1μm到10m的巖石、塵埃，類似于衛(wèi)星，它們與土星中心的距離從7.3×10⁴km延伸到1.4×10⁵km。已知環(huán)的外緣顆粒繞土星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期約為14h，引力常量為6.67×10^-11NŸm²/kg²，則土星的質(zhì)量約為(估算時(shí)不考慮環(huán)中顆粒間的相互作用)　　

A．9.0×10¹⁶kg　B．6.4×10¹⁷kg　C．9.0×10²⁵kg　D．6.4×10²⁶kg

第Ⅱ卷

20．現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測量要求，將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長設(shè)定為d/n，其中n>1。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計(jì)，則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為　　

A．　　 　B．　　 　　C．　　 　　D．

19．圖中實(shí)線和虛線分別是x軸上傳播的一列簡諧橫波在t=0和t=0.03s時(shí)刻的波形圖，x=1.2m處的質(zhì)點(diǎn)在t=0.03s時(shí)刻向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，則

A．該波的頻率可能是125H_Z

B．該波的波速可能是10m/s

C．t=0時(shí)x=1.4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度方向沿y軸正方向

D．各質(zhì)點(diǎn)在0.03s內(nèi)隨波遷移0.9m

18．一帶電油滴在勻強(qiáng)電場E中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，電場方向豎直向下。若不計(jì)空氣阻力，則此帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，能量變化情況為　

A．動(dòng)能減小　　　　　　　　　 B．電勢能增加

C．動(dòng)能和電勢能之和減小　　　 D．重力勢能和電勢能之和增加

17．某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV，用波長為2.5×10^-7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0×10⁸m/s，元電荷為1.6×10^-19C，普朗克常量為6.63×10^-34JŸs，求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大動(dòng)能應(yīng)分別是　　

A．5.3×10¹⁴H_Z，2.2J　　　　 B．5.3×10¹⁴H_Z，4.4×10^-19J

C．3.3×10³³H_Z，2.2J　　　　 D．3.3×10³³H_Z，4.4×10^-19J

16．將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長為l，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計(jì)，燈泡的電阻應(yīng)為　

A．(2πl(wèi)²nB)²/P

B．2(πl(wèi)²nB)²/P

C．(l²nB)²/2P

D．(l²nB)²/P