河南省2023-2024学年度八年级下学期期末考试（6月）物理

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河南省2023-2024学年度八年级下学期期末考试（6月）物理试卷答案

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14.(14分)碳是宇宙中生命起源的重要条件之一,为了制造碳,必须让三个粒子同时碰在一起,这需要克服很大的斥力作用,为了实现这一“三重阿尔法过程”,一科研小组提出了如下设想:如图甲所示,在O点有α放射源,每隔相同时间向加速电场内无初速地释放一个α粒子,第1个α粒子进入偏转电场后,恰好从上极板边缘M点离开,第2个α粒子进入偏转电场后,恰好从下极板边缘M'点离开,第3个a粒子进入偏转电场后,恰好从两极板正中间的P点离开;在P、Q间有一横截面为圆形、半径极小的绝缘细筒(OPQ在同一水平直线上),其两端有加速电场;在理想边界MN上方、M'N'的下方空间内分别有磁感应强度为B1,方向水平向右的匀强磁场;在MN和细筒间在竖直方向上有磁感应强度为B2(未知)交替变化的磁场如图乙所示;在M'N'和细筒间有磁感应强度为B3(未知)、方向竖直向下的匀强磁场;第1个粒子在MN上、下两磁场内分别经期到达Q点,第2个a粒子在下、上两磁场内分别个圆周周期到达Q点,三个α粒到达Q点时以相同的动能碰撞在一起。已知图甲中左侧加速电场加速电压为U,,偏转电场偏转电压是6lU(偏转电场方向可调,存在性可控),第一个α粒子在MN下方磁场中运动的周期T(未知),与乙图中T相同,a粒子的质量为m、电荷量为q,碳原子核的质量为mC,,光速为c,不计α粒子重力。求:(1)写出“三重阿尔法过程”制造碳的核反应方程及这个核反应放出的能量△E;(2)第1个α粒子从M点离开时的动能Ek及在偏转电场中速度偏向角的正切值;(3)绝缘细筒的长度x及B1、B2、B3的大小之比;(4)第2个粒子从M'点运动到Q点的路程s。

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