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    如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab=0.25m，宽度bc=0.20m，共有n=100匝，总电阻r=1.0W，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动。线圈处于磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V，1.8W”的灯泡，当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8W。（不计转动轴与电刷的摩擦，结果保留两位有效数字。）

    （1）求线圈转动的角速度ω；

    （2）线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产 生的电能为多少？

    解：（1）设小灯泡正常发光时的电流为I，则  I==0.60A （1分）

    设灯炮正常发光时的电阻为R， R==5.0Ω           （1分）

    根据闭合电路欧姆定律得：E=I（R+r）=3.6V            （2分）

    发电机感应电动势最大值为Em=E，   Em=nBSω     （2分）

    解得ω==1.8 rad/s =2.5 rad/s                   （2分）

       （2）发电机产生的电能为Q=IEt，  t=100T=100      （2分）

    解得Q=5.4×102J         （2分）

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    （1）PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的，反应中同还产生另一个粒子，试写出该核反应方程。

    （2）PET所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形盒圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示。质子质量为m，电荷量为q。设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t（其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数与加旋半周的次数相同，加速电子时的电压大小可视为不变。求此时加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。

    （3）试推证当R>>d时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的总时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。

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    （3）试推证当R>>d时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的总时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。

     

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