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高中物理
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综合题
1.
(2023·茂名模拟)
如图甲是医用肿瘤化疗装置,其原理如图乙所示,利用在
O
点沿
y
轴正方向射出的高能质子束对肿瘤病灶精准打击从而杀死癌细胞。实际中,质子束的运动方向并不是严格沿
y
轴而是与
y
轴有一个很小的偏角,呈发散状。为此加一个方向沿
y
轴正向,磁感应强度大小为
B
的匀强磁场,使得质子参与两种运动,沿
y
轴方向的直线运动和垂直
y
轴的平面内的圆周运动。为研究方便,用垂直
y
轴足够大的显示屏表示病人,癌细胞位于屏上,从
O
点射出的质子速度为
v
, 质量为
m
, 电荷量为
q
, 所有质子与
y
轴正方向偏差角均为
, 不考虑质子重力和空气阻力。
(1)
y
轴方向的直线运动速度大小是否变化,请简述理由;
(2) 当显示屏离O点距离为多大时,所有的质子会重新会聚于一点?
(3) 移动显示屏,屏上出现一亮环,当屏到O点的距离为
时,亮环半径多大?在移动显示屏过程中,最大亮环的面积是多少?
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