我国计划在南京建立国际领先的大科学工程装置——“强流高亮度超导质子源”．超导直线加速器将质...

我国计划在南京建立国际领先的大科学工程装置——“强流高亮度超导质子源”．超导直线加速器将质子加速至0.9倍光速以上，加速过程中，质子的能量增加，则质子的质量________(选填“增加”“不变”或“减小”)，其物质波波长________(选填“增加”“不变”或“减小”)．

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中核集团研发的“超导质子回旋加速器”，能够将质子加速至光速的，促进了我国医疗事业的发展。若用如图所示的回旋加速器分别加速氕、氘两种静止的原子核，不考虑加速过程中原子核质量的变化，以下判断正确的是

A. 氘核射出时的向心加速度大

B. 氕核获得的速度大

C. 氘核获得的动能大

D. 氕核动能增大，其偏转半径的增量不变

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中核集团研发的“超导质子回旋加速器”，能够将质子加速至光速的，促进了我国医疗事业的发展。若用如图所示的回旋加速器分别加速氕、氘两种静止的原子核，不考虑加速过程中原子核质量的变化，以下判断正确的是

A. 氘核射出时的向心加速度大

B. 氕核获得的速度大

C. 氘核获得的动能大

D. 氕核动能增大，其偏转半径的增量不变

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2018年中核集团研发的“超导质子回旋加速器”，能够将质子加速至一半光速，打破了美国、瑞士等少数国家的垄断。如图所示为早期回旋加速器的结构示意图，两个半径为R的D形金属盒相距很近，连接电压峰值为UM、的高频交流电源，垂直D形盒的匀强磁场的磁感应强度为B．现用此加速器来加速电荷量分别为+0.5q、+q、+2q，对应质量分别为m、2m、3m的三种静止粒子，不考虑加速过程中粒子质量的变化，最后经多次回旋加速后从D形盒中飞出的粒子中动能最大为（　　）

A.  B.  C.  D.

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国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”实现了电子温度超过5000万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电，这是国际托卡马克实验装置上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。该成果在未来聚变堆研究中具有里程碑意义，标志着我国在稳态磁约束聚变研究方面继续走在国际前列。“EAST”部分装置的简化模型：要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在半径分别为和的两个同心圆之间的环形区域内，等离子体只在半径为的圆形区域内反应，环形区域存在着垂直于截面的匀强磁场。假设约束的核聚变材料只有氕核（）和氘核（），已知氕核（）的质量为，电量为，两个同心圆的半径满足，只研究在纸面内运动的核子，不考虑核子间的相互作用，中子和质子的质量差异以及速度对核子质量的影响。

（1）两个氘核（）结合成一个氦核（）时，要放出某种粒子，同时释放出能量，写出上述核反应方程；

（2）核聚变材料氕核（）和氘核（）具有相同的动能，为了约束从反应区沿不同方向射入约束区的核子，求环形磁场区域所加磁场磁感应强度B满足的条件；

（3）若环形磁场区域内磁场的磁感应强度为，氕核（）从圆心O点沿半径方向以某一速度射入约束区，恰好经过约束区的外边界，求氕核（）运动的周期T。

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国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”实现了电子温度超过5000万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电，这是国际托卡马克实验装置上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。该成果在未来聚变堆研究中具有里程碑意义，标志着我国在稳态磁约束聚变研究方面继续走在国际前列。“EAST”部分装置的简化模型：要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在半径分别为和的两个同心圆之间的环形区域内，等离子体只在半径为的圆形区域内反应，环形区域存在着垂直于截面的匀强磁场。假设约束的核聚变材料只有氕核（）和氘核（），已知氕核（）的质量为，电量为，两个同心圆的半径满足，只研究在纸面内运动的核子，不考虑核子间的相互作用，中子和质子的质量差异以及速度对核子质量的影响。

（1）两个氘核（）结合成一个氦核（）时，要放出某种粒子，同时释放出能量，写出上述核反应方程；

（2）核聚变材料氕核（）和氘核（）具有相同的动能，为了约束从反应区沿不同方向射入约束区的核子，求环形磁场区域所加磁场磁感应强度B满足的条件；

（3）若环形磁场区域内磁场的磁感应强度为，氕核（）从圆心O点沿半径方向以某一速度射入约束区，恰好经过约束区的外边界，求氕核（）运动的周期T。

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高能粒子是现代粒子散射实验中的炮弹，加速器是加速粒子的重要工具，是核科学研究的重要平台。质子回旋加速器是利用电场和磁场共同作用，使质子作回旋运动，在运动中通过高频电场反复加速、获得能量的装置。质子回旋加速器的工作原理如图（a）所示，置于真空中的形金属盒半径为，两盒间狭缝的间距为，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，被加速质子（）的质量为，电荷量为。加在狭缝间的交变电压如图（b）所示，电压值的大小为、周期。为了简化研究，假设有一束质子从板上处小孔均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。不考虑质子间的相互作用。

（1）质子在磁场中的轨迹半径为（已知）时的动能；

（2）请你计算质子从飘入狭缝至动能达到（问题（1）中的动能）所需要的时间。（不考虑质子间的相互作用，假设质子每次经过狭缝均做加速运动。）

（3）若用该装置加速氦核（），需要对偏转磁场或交变电压作出哪些调整？

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北京正负电子对撞机是国际上唯一高亮度对撞机，它主要由直线加速器、电子分离器、环形储存器和对撞测量区组成，图甲是对撞测量区的结构图，其简化原理如图乙所示：MN和PQ为足够长的水平边界，竖直边界EF将整个区域分成左右两部分，Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，Ⅱ区域的磁场方向垂直纸面向外。调节磁感应强度的大小可以使正负电子在测量区内不同位置进行对撞。经加速和积累后的电子束以相同速率分别从注入口C和D同时入射，入射方向平行EF且垂直磁场。已知注入口C、D到EF的距离均为d，边界MN和PQ的间距为，正、负电子的质量均为m，所带电荷量分别为+e和 e。

（1）试判断从注入口C、D入射的分别是哪一种电子；

（2）若将Ⅱ区域的磁感应强度大小调为B，正负电子以的速率同时射入，则正负电子经多长时间相撞？

（3）若电子束以的速率入射，欲实现正负电子对撞，求Ⅱ区域磁感应强度BⅡ的大小。

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“超导托卡马克”　 (俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置。设该实验反应前氘核()的质量为m1，氚核()的质量为m2，反应后氦核()的质量为m3，中子()的质量为m4，光速为c。下列说法中正确的是

A. 这种装置中发生的核反应方程式是

B. 该核反应类型为核裂变反应

C. 由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4

D. 核反应放出的能量等于(m1+m2-m3-m4)c2

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