皖智教育 安徽第一卷·2024年安徽中考信息交流试卷(五)5物理

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20.(11分)XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图,图乙为该机器的原理示意图。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内为偏转元件中的竖直平面内竖直向上的匀强电场。经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到水平圆形靶台上的中心点P,产生X射线。已知MN两端的电压为U0,,偏转场区域水平宽度为L0,,电场强度大小为E,竖直高度足够长,MN中电子束距离靶台竖直高度为H,电子质量为m,电荷量为e,,忽略电子的重力影响,不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度,不计空气阻力。(1)求电子束射出偏转电场时竖直方向的侧移量y;(2)求P点距离偏转电场右边界的水平距离L的大小;(3)若每秒钟进入加速电场的电子数为N,打在靶上的电子有90%被靶吸收,10%被反射,反射前后电子速度方向与靶表面的夹角大小不变,反射速度大小为撞击前速度的二分之一,求电子束对靶竖直方向的平均作用力F;(4)在仪器实际工作时,电压U0会随时间成正弦规律小幅波动,波动幅度为△U,,周期为T,如图丙所示。为使电子均能打到靶台,求靶台的最小直径。(电子通过加速电场的时间极短,不考虑加速电场变化时产生的磁场)

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