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火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的0.1倍，半徑是地球半徑的0.5倍．火星被認(rèn)為是除地球之外最可能有水(有生命)的星球．北京時間2004年1月4日12時35分，在經(jīng)歷了206天、4.8億公里星際旅行的美國火星探測器“勇氣”號成功在火星表面上著陸．據(jù)介紹，“勇氣”號在進(jìn)入火星大氣層之前的速度大約是聲速的16倍．為了保證“勇氣”號安全著陸，科學(xué)家給它配備了隔熱艙、降落傘、減速火箭和氣囊等．進(jìn)入火星大氣層后，先后在不同時刻，探測器上的降落傘打開、氣囊開始充氣、減速火箭點火，當(dāng)探測器在著陸前3s時，探測器自由下落，求探測器自由下落的高度(假設(shè)地球和火星均為球體，由于火星的氣壓只有地球的大氣壓強的1％，則探測器所受空氣阻力可忽略不計，取地球表面的重力加速度g=10m/s²)．

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置．環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場．質(zhì)量為m，電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動．A，B為兩塊中心開有小孔的極板．原來電勢都為零，每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為0，粒子在兩板間電場中得到加速．每當(dāng)粒子離開B板時，A板電勢又降為0．粒子在電場一次次加速下動能不斷增大，而繞行半徑不變．求：

　　(1)設(shè)t=0時粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下加速，并繞行第一圈．求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能E_n．

　　(2)為使粒子始終在半徑為R的圓軌道上運動，磁場必須周期性遞增．求粒子繞行第n圈時的磁感應(yīng)強度B．

　　(3)求粒子繞行第n圈所需的時間t_n(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R)．

在“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線”的實驗中，在安裝、調(diào)試、操作均規(guī)范的前提下，分別選用電源電壓U₁=2V、U₂=6V接在金屬圓極柱上．試分析：在使用相同電流表的條件下，哪種情形下繪得等勢線（限于導(dǎo)電紙中央?yún)^(qū)域）更準(zhǔn)確？

一個學(xué)生做平拋實驗時，只在白紙上畫出與初速度平行的Ox軸，忘了畫坐標(biāo)原點O和Oy軸，并且他只畫出中間一部分軌跡如圖，如何只用一根刻度尺算出小球的初速度v₀？

在核醫(yī)學(xué)中放射性同位素有兩個作用：放射性治療和核造影．其中一種技術(shù)是測定患者血液的體積，現(xiàn)有三種放射性藥物分別含放射性同位素（半衰期=2.4min），（=78.25h），（=278d）．

　　（1）忽略化學(xué)因素，用測定患者的血液體積較其他兩種放射性同位素有什么優(yōu)點．

　�。�2）為了測得人體中血液的體積，取一小瓶放射性同位素的溶液，測得1min內(nèi)衰變的次數(shù)為6×10³次，它的半衰期T=5h，將該溶液注入人體內(nèi)經(jīng)過15h后，從人體中取出10cm³的血液，測得每分鐘衰變兩次，求人體血液的體積．

（1）受控?zé)岷司圩冄芯渴钱?dāng)代重大科學(xué)前沿課題之一．利用氫的同位素氘和氚最容易實現(xiàn)核聚變，但是氚在自然界中幾乎不存在，必須通過中子和鋰（或）的核反應(yīng)來獲得．中子和反應(yīng)生成氚和a 粒子，并放出4.78MeV的能量，試寫出其核反應(yīng)方程式．

　�。�2）受控?zé)岷司圩冄b置中有極高的溫度，因而帶電粒子沒有通常意義上的“容器”可裝，而是由磁場約束帶電粒子的運動使之束縛在某個區(qū)域內(nèi)．現(xiàn)考慮這樣一個實驗裝置：如圖所示，在一個環(huán)狀區(qū)域內(nèi)有垂直于截面向里的勻強磁場，已知氘核的荷質(zhì)比q/m=4.8×10⁷C/kg，圓環(huán)的內(nèi)半徑R₁=0.50m，磁感應(yīng)強度B=0.50T，如果氘核以速度v=1.2×10⁷m/s沿磁場區(qū)域的半徑方向從A點射入磁場，為了使該粒子不穿出磁場邊界，則圓環(huán)的外半徑R₂至少應(yīng)多大？

在我國探月計劃緊鑼密鼓進(jìn)行過程中召開的科協(xié)年會，關(guān)于月球、火星、小行星探測等深空探測自然成為重要話題．

　　科學(xué)家們認(rèn)為，21世紀(jì)人類把目光再次投向月球，重返月球的最主要原因是：一、尋求在月球建立永久基地，作為人類拓展生存空間的第一步；二、通過月球探測，帶動高科技的發(fā)展和研究，包括空間軍事技術(shù)的發(fā)展；三、為將來全面開發(fā)月球礦產(chǎn)資源和能源，解決地球能源枯竭，為人類社會可持續(xù)發(fā)展提供資源儲備．例如月球上氦-3資源總量約為100萬噸～500萬噸，建設(shè)一個500MW的核聚變發(fā)電站，每年消耗的氦-3僅僅50公斤，全世界的年總發(fā)電量只需100噸氦-3，也就是說，月球上的氦-3可滿足地球供電能源需求達(dá)1萬年以上．此外，月球表面的特殊空間環(huán)境，為研制特殊生物制品和特殊材料開拓了廣闊前景，這是當(dāng)前國際科技界“重返月球”最主要的原動力．

　　中國月球探測首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)指出，3年內(nèi)，我國要完成首次月球探測，這是繼我國成功發(fā)射人造地球衛(wèi)星、載人飛船之后，我國空間科技發(fā)展的第三個里程碑．我國近期探月計劃分為“環(huán)月探測”、“月面軟著陸器探測”和“月面自動采樣返回”3個階段．作為世界主要航天國家，我國開展月球探測，對維護(hù)我國在月球上的權(quán)益具有重要戰(zhàn)略意義．

　　氦-3是氦的同位素，含有兩個質(zhì)子和一個中子；氦-3最吸引人類的就是它作為能源材料的優(yōu)秀“潛質(zhì)”．經(jīng)試驗證實，利用氘和氦-3的熱核聚變反應(yīng)是最理想的一種核聚變反應(yīng)，原因是：（1）這種聚變不產(chǎn)生中子，所以放射性�。唬�2）它轉(zhuǎn)化為電能的效率高；（3）反應(yīng)過程易于控制；可算是既無污染又安全．

　　結(jié)合材料回答下列問題

　　（1）估算人類1年所用的電能相當(dāng)于多少噸煤完全燃燒所釋放出的能量．（煤的燃燒值q=2.9×10⁷J/kg、氘核的質(zhì)量為2.0136u、氦-3的質(zhì)量為3.0150u、氫核的質(zhì)量為1.008124u、氦核的質(zhì)量為4.002603u）

　�。�2）太陽輻射的能量是由聚變反應(yīng)產(chǎn)生的，已知質(zhì)子、a 粒子、正電子的質(zhì)量分別為1.6726×10^-27kg、6.6458×10^-27kg、9.1×10^-31kg，則1J相當(dāng)于多少組以上核反應(yīng)釋放出的能量．

如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生的

　　其中P為質(zhì)子，a為 a粒子，e⁺為正電子，v為一種中微子，已知質(zhì)子的質(zhì)量為m_P=1.672648×10^-27kg，a 粒子的質(zhì)量為m _a=6.644929×10^-27kg，正電子的質(zhì)量為m_e=9.11×10^-31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計，真空中的光速c=3.00×10⁸m/s，試計算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量．

已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，核的質(zhì)量為3.0150u．

　　（1）寫出兩個氘核聚變成的核反應(yīng)方程；

　　（2）計算上述核反應(yīng)中釋放的核能；

　　（3）若兩氘核以相等的動能0.35MeV做對心碰撞，即可發(fā)生上述核反應(yīng)，且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機械能，則反應(yīng)中生成的核和中子的動能各是多少？

黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)擊斃．

　　(1)一只20W的黑光燈正常工作時，約有5％的能量轉(zhuǎn)化為光能，光能中約有46％是頻率為7×10¹⁴Hz的紫光，求黑光燈每秒向外輻射多少個該頻率的光子．(h=6.6×10^-34J·s，保留兩位有效數(shù)字)

　　(2)如圖所示是高壓電網(wǎng)的工作電路．高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220V的交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5cm，已知空氣在常溫常壓下的擊穿電壓為6220V/cm，為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不得低于多少？