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高中 | 气体的等容变化题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-3
第八章 气体
8.2 气体的等容变化和等压変化
气体的等容变化
现代医学通过多种物理手段实现人体成像,包括彩超、核磁共振、$\rm PET$等技术。
彩超通过发射和接收超声波成像。当血细胞向探头运动,接收到的反射波频率$(\quad\ \ \ \ )$。
变小
","不变
","变大
"]根据题意,由多普勒效应可知,当血细胞向探头运动,接收到的反射波频率变大。
故选:$\rm C$。
核磁共振设备的冷头工作时,氦气经历周期性压缩与膨胀。如图$A→B→C→A$是一定质量氦气的压强$p$随体积$V$的变化图像。已知$A$点温度为$T$,则$B$点温度为 ;由状态$C$到状态$A$的过程中,系统放出的热量为 。
由图可知,从$A$到$B$过程中,气体做等容变化,则有$\dfrac{p_{A}}{T_{A}}= \dfrac{p_{B}}{T_{B}}$
解得$T_{B}=\dfrac{p_{0}}{2p_{0}} \cdot T=\dfrac{T}{2}$
由状态$C$到状态$A$的过程中,由理想气体状态方程有$\dfrac{p_{A}V_{A}}{T_{A}}=\dfrac{p_{C}V_{C}}{T_{C}}$
可得$T_{A}=T_{C}$
则气体在状态$A$和状态$C$的内能相等,气体体积减小,外界对气体做功,大小为$W=\dfrac{1}{2}\left( p_{0}+2p_{0} \right)\left( 2V_{0}-V_{0} \right)=\dfrac{3}{2}p_{0}V_{0}$
由热力学第一定律可知,系统放出的热量为$Q=W=\dfrac{3}{2}p_{0}V_{0}$
正电子发射断层扫描($\rm PET$)是一种基于放射性同位素衰变的核医学成像技术,它的基本原理是:将放射性示踪剂$\rm _{9}^{18}F$注入人体,$\rm _{9}^{18}F$在人体内衰变放出正电子。
①$\rm _{9}^{18}F$的衰变方程为 。
②如图为$\rm _{9}^{18}F$在$0\sim 100\;\rm \min$的衰变图像画出$100\sim 300\;\rm \min$的图像(横坐标$t$表示时间,纵坐标$\dfrac{N}{N_{0}}$表示任意时刻$\rm _{9}^{18}F$的原子数$N$与$t=0$时的原子数$N_{0}$之比) 。
根据题意,由质量数守恒和电荷数守恒可得$\rm _{9}^{18}F$的衰变方程为$\rm _{9}^{18}F→_{8}^{18}O+_{1}^{0}e$。
根据题意,结合图像可知,$\rm _{9}^{18}F$的半衰期为$100\;\rm \min$,画出$100\sim 300\;\rm \min$的图像如图所示
(计算)如图为磁屏蔽室中的某种扫描机,$M$、$N$之间是加速电场,长方形虚线框内存在垂直纸面的匀强磁场。正电子从静止开始经电场加速后,垂直边界进入磁场,在磁场中的速度偏转的角度为$\theta$ ,最后打在靶上的$P$点。已知加速电压为$U=200\;\rm V$,磁场宽度$d=0.1\;\rm m$,正电子质量$m=9.1 \times 10^{-31}\;\rm kg$、电荷量$e=1.6 \times 10^{-19}\;\rm C$,偏转角为$\theta=30^\circ $,求:(保留$3$位有效数字)。
正电子离开电场时的速度大小;
偏转磁场的磁感应强度$B$。
①$8.39 \\times 10^{6}\\ {\\text{m}}/{\\text{s}}$;②$2.39 \\times 10^{-4}\\;\\rm T$,方向垂直直面向外
"]]①根据题意可知,正电子在电场中加速,由动能定理有$eU=\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}$
解得正电子离开电场时的速度大小$v_{0}=\sqrt{\dfrac{2eU}{m}} \approx 8.39 \times 10^{6}\ {\text{m}}/{\text{s}}$
②根据题意可知,正电子进入磁场后,做匀速圆周运动,运动轨迹如图所示
由几何关系可得$R=\dfrac{d}{\sin 30{^\circ}}=2d=0.2\;\rm \text{m}$
由洛伦兹力提供向心力有$ev_{0}B=m\dfrac{v_{0}^{2}}{R}$
解得$B\approx 2.39 \times 10^{-4}\;\rm T$
由左手定则可判断得出磁感应强度方向垂直直面向外。
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