Manyetik alanın hareketli yüklü parçacıklar üzerinde uyguladığı etki, teknolojide çok yaygın olarak kullanılmaktadır.
Örneğin, TV resim tüplerindeki elektron ışınının saptırılması, özel bobinler tarafından oluşturulan bir manyetik alan kullanılarak gerçekleştirilir. Bir numarada elektronik cihazlar Yüklü parçacıkların ışınlarını odaklamak için bir manyetik alan kullanılır.
Şu anda oluşturulan deneysel tesisler kontrollü uygulamak termonükleer reaksiyon Manyetik alanın plazma üzerindeki etkisi, onu çalışma odasının duvarlarına temas etmeyecek bir kabloya bükmek için kullanılır. Yüklü parçacıkların düzgün bir manyetik alanda dairesel hareketi ve bu hareket periyodunun parçacık hızından bağımsızlığı, yüklü parçacıkların döngüsel hızlandırıcılarında kullanılır - siklotronlar.
Lorentz kuvveti aynı zamanda adı verilen cihazlarda da kullanılır. kütle spektrografları Yüklü parçacıkları özel yüklerine göre ayırmak için tasarlanmışlardır.
En basit kütle spektrografının diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir.
Havanın dışarı pompalandığı oda 1'de, bir iyon kaynağı 3 bulunmaktadır. Oda, her noktasında indüksiyonun \(~\vec B\) düzlemine dik olduğu düzgün bir manyetik alan içine yerleştirilmiştir. çizim ve bize doğru yönlendirilmiş (Şekil 1'de bu alan dairelerle gösterilmiştir) . Kaynaktan yayılan iyonların hızlandırıldığı ve belirli bir hızda indüksiyon hatlarına dik manyetik alana girdiği A ve B elektrotları arasına hızlandırıcı bir voltaj uygulanır. Manyetik bir alanda dairesel bir yay boyunca hareket eden iyonlar, fotoğraf plakası 2'ye düşer, bu da yarıçapın belirlenmesini mümkün kılar R bu yay. Manyetik alan indüksiyonunu bilmek İÇİNDE ve hız υ formüle göre iyonlar
\(~\frac q m = \frac (v)(RB)\)
İyonların spesifik yükü belirlenebilir. İyonun yükü biliniyorsa kütlesi hesaplanabilir.
Edebiyat
Aksenovich L. A. Fizik lise: Teori. Atamalar. Testler: Ders Kitabı. Genel eğitim veren kurumlar için ödenek. çevre, eğitim / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - S. 328.
İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek kolaydır. Aşağıdaki formu kullanın
Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.
Yayınlandığı tarih http://www.allbest.ru/
FEDERAL DEVLET ÖZERK EĞİTİM KURUMU YÜKSEKÖĞRETİM
"BELGOROD DEVLETİ ULUSAL
ARAŞTIRMA ÜNİVERSİTESİ"
(Ulusal Araştırma Üniversitesi "BelSU")
TIP ENSTİTÜSÜ
TIP FAKÜLTESİ
CMC GENEL EĞİTİM DİSİPLİNLERİ
Konuyla ilgili özet:
"Siklotron. Kütle spektrografı"
Vaşçenko Nadezhda
Belgorod 2017
giriiş
2. Siklotrondaki değişiklikler
3. Siklotron uygulaması
Edebiyat
giriiş
Lorentz kuvveti her zaman hareketli bir parçacığın hızına diktir, dolayısıyla hızın büyüklüğünü değiştirmez, yalnızca hareketinin yönünü değiştirir; merkezcil ivmeye neden olur.
Hareket eden yüklü bir parçacığın yörüngesini bükerek hiçbir iş yapmaz; Manyetik alanda hareket eden yüklü bir parçacığın kinetik enerjisi sabit kalır. Lorentz kuvvetini bilerek parçacıkların yörüngesini hesaplamak ve dolayısıyla yüklü parçacıkların akışını kontrol etmek mümkündür. Bu, kütle spektrografı ve siklotron gibi çeşitli hızlandırıcı türlerinde kullanılır.
1. Siklotron. Cihaz prensibi
SiklotroMn - parçacıkların sabit ve düzgün bir manyetik alanda hareket ettiği ve bunları hızlandırmak için sabit frekanslı yüksek frekanslı bir elektrik alanının kullanıldığı, göreli olmayan ağır yüklü parçacıkların (protonlar, iyonlar) rezonans döngüsel hızlandırıcısı.
Elektromıknatısın boşluğuna iki metal elektrot yerleştirilir. Şekillerinin başkente benzerliğinden dolayı dee adı verilen bu elektrotlara Latince harf"D", voltaj jeneratörden sağlanır yüksek frekans. Mıknatısın merkezine yakın bir yerde, deeler arasındaki boşlukta pozitif yüklü iyonların kaynağı vardır. Tüm elektrot sistemi ve iyon kaynağı, havanın 10-5 mm Hg basınca kadar pompalandığı bir vakum odasına yerleştirilir. Sanat. Elektrot I'in negatif potansiyele sahip olduğu anda kaynaktan yayılan iyon, dee'ler arasındaki boşlukta hızlanarak dee boşluğuna girecektir. İçinde iyon, boşlukta alan olmadığından sabit yarıçaplı bir yarım daire tanımlayacaktır. Jeneratör frekansı doğru seçilirse, iyon boşluktan ayrıldığında I yönü elektrik alanı tam tersi yönde değişecektir. Bu nedenle iyon tekrar hızlanacak ve dee II'nin boşluğunun içinde daha büyük yarıçaplı bir daire tanımlayacaktır. Böylece, yüksek frekanslı alanla rezonans içinde hareket eden iyonlar, mıknatıs kutbunun kenarına doğru spiral çizeceklerdir. Her parçacık deeler arasındaki hızlanan boşluktan geçtikten sonra enerjileri artacaktır. Parçacıklar mıknatıs kutuplarının kenarına ulaşana kadar hızlanma süreci devam edecektir. Akış yoluna bir hedef yerleştirilir ve iyonlar ona çarptığında nükleer reaksiyona neden olur. Daha sık olarak, hızlandırılmış parçacıklardan oluşan bir ışın, bir saptırma elektrodu vasıtasıyla odadan çıkarılır. Odanın kenarında bulunan bu elektrota yüksek bir negatif potansiyel uygulanır. Bir elektrik alanının etkisi altında, hızlandırılmış iyonlardan oluşan bir ışın yörüngesini değiştirir, ince folyoyla kaplı bir pencereden odadan çıkar ve hedefi vurur.
2. Siklotrondaki değişiklikler
Siklotronun dezavantajı, içindeki yüklü parçacıkların yüksek enerjilere hızlandırılamaması, çünkü göreceli bir parçacık için dönme frekansı enerjiye bağlı olmaya başlar.
Senkronizasyon şartı ihlal edilirse parçacıklar hızlanma aralığına doğru fazdan girer ve hızlanmayı bırakır. Bu nedenle siklotron, parçacıkların göreceli olmayan enerjileri nedeniyle önemli ölçüde sınırlıdır; geleneksel siklotronlarda protonlar 20-25 MeV'ye kadar hızlandırılabilir. Ağır parçacıkları önemli ölçüde hızlandırmak büyük değerler Enerji (1000 MeV'ye kadar) değiştirilmiş bir kurulum olan eş zamanlı bir siklotron kullanır. Eşzamanlı siklotronlarda, sabit bir dönüş frekansını korumak için yarıçap boyunca artan, düzgün olmayan bir manyetik alan yaratılır. Siklotronun başka bir modifikasyonu, hızlanan elektrik alanının frekansının sabit kalmadığı, ancak parçacıkların dönme frekansı ile eşzamanlı olarak azaldığı senkrosiklotrondur (fazotron). Bununla birlikte, sürekli modda çalışabilen klasik bir siklotronun aksine, senkrosiklotronun yalnızca darbeli ışını hızlandırabileceği açıktır. Son olarak siklotronun en uzak akrabası FFAG hızlandırıcısıdır. Böyle bir hızlandırıcıda manyetik alan azimut simetrisine sahip değildir, ancak ışının hızlanması sırasında sabit kalır ve hızlanan elektrik alanının frekansı değişir.
3. Siklotron uygulaması
Siklotron, daha önce yapılmış kurulumlarla karşılaştırıldığında en başarılı hızlandırıcı olduğu ortaya çıktı. Düzinelerce siklotron dünyanın çeşitli ülkelerinde faaliyet gösteriyor ve muazzam yoğunlukta (saniyede 1016 parçacığa kadar) proton, döteron ve b-parçacıkları üretiyor.
Siklotronlar kullanılarak akışlar da elde edilir hızlı nötronlar. Elbette nötronlar bir elektrik alanıyla hızlandırılamazlar çünkü nötronların bir elektrik alanı yoktur. elektrik yükü. Hızlı nötron ışınları, bir siklotron hedefindeki nükleer reaksiyonun bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bunu yapmak için hedef, daha önce açıklanan nötron emisyonu ile reaksiyonun gerçekleştiği bir elementten yapılır. yüksek olasılık(örneğin berilyumdan).
Hızlı nötronları elde etmenin bir süre sonra keşfedilen başka bir yolu daha var. Bu yöntem tamamen farklı türde nükleer reaksiyonlara dayanmaktadır. Hızlı döteronlardan oluşan bir ışın bir hedefe yönlendirilirse, o zaman yüksek olasılık Aşağıdaki şaşırtıcı süreç gerçekleşir.
Çekirdeğin yanından geçerken, bir döteron (bir proton ve bir nötrondan oluşan) çekirdeğe bir protonla "dokunur". "Soyulan" proton çekirdekte kalır ve döteron nötronu, yaklaşık 100 m'lik bir enerjiyle orijinal döteron ışını yönünde hareket etmeye devam eder. yarıya eşit döteron enerjisi.
İÇİNDE son yıllar Siklotronlar, örneğin oksijen ve nitrojen gibi çoklu yüklü iyonları hızlandırmaya başladı.
Siklotronlar en yaygın olarak çekirdeklerin özelliklerinin incelenmesinde kullanılır; onların yardımıyla birçok yeniyi gözlemlemek mümkün oldu nükleer reaksiyonlar neredeyse tüm unsurlarda periyodik tablo unsurlar. Bu deneyler fizikçilerin atom çekirdeği dünyasında var olan yasaları anlamada önemli ilerleme kaydetmelerine olanak sağladı.
Siklotronun önemli bir uygulaması radyoaktif izotopların üretimidir. İnşaattan önce nükleer reaktörler yalnızca siklotron bu izotopların herhangi bir şekilde hazırlanmasını mümkün kıldı. önemli miktar. siklotron spektrograf proton tedavisi
Siklotron tasarımının basitliği ve protonları 100 MeV düzeyindeki enerjilere hızlandırma olasılığı, bunların tıpta kullanımı için geniş olanaklar sunmaktadır. Yeni yöne proton tedavisi denir (siklotronların olmadığı söylenmelidir) tek tip proton tedavisi için hızlandırıcılar). Proton tedavisinin temel amacı, normal dokuya en az zarar vererek tümör hücrelerini yenmektir. Yüklü parçacıkların ışınları, diğer radyasyonlara kıyasla uzayda önemli ölçüde daha iyi bir doz dağılımına sahiptir. Bu avantajlar özellikle karmaşık uzaysal konfigürasyona sahip bir hedefin ışınlanması ve hayati hayati insan organlarının yakınında radyasyona maruz kaldığında. Bir proton ışınının 5 cm derinliğe kadar nüfuz etmesi için 190 MeV'ye kadar enerjiye ihtiyaç vardır; neredeyse tüm tümörler ışınlanabilir. maksimum derinlik 24 cm'ye kadar lokalizasyon. Önemli karakteristik hızlandırıcı kompleksi, enerji miktarını düzenleme ve belirli bir şekle sahip üç boyutlu doz alanları oluşturmak için hızlandırılmış parçacık ışınını tarama yeteneğidir. Gerekli doz alanı, hem hızlandırıcıdaki ışın parametrelerinin ayarlanmasıyla hem de harici dağıtıcılar ve moderatörlerden oluşan bir sistemle oluşturulabilir. Şu anda, proton tedavisi için siklotronların enerjisi PSI'da 250 MeV Siklotron'a ulaşıyor (590 MeV'ye kadar)
4. Kütle spektrografı. Cihaz prensibi
Bir parçacığın yükü bir veya daha fazlasına eşittir temel masraflar. Eğer biliniyorsa parçacığın kütlesi hesaplanabilir. Bu prensip, en küçük yüklü parçacıkların (iyonlar ve elektronlar) kütlelerini ölçmek için kullanılan, kütle spektrografı adı verilen bir cihazın çalışmasının temelini oluşturur. Cihaz tahliye edildi yüksek dereceçizgileri çizim düzlemine dik olan bir manyetik alana yerleştirilen nadirleşme kabı. Yüklü parçacıklar kaynak 1 tarafından yayılır. En basit kaynak elektrik deşarjı gaz halinde. Boşaltıma gazın yoğun iyonlaşması eşlik eder. Şu tarihte: pozitif fark Diyafram 2 ile kaynak yarığı arasındaki potansiyeller nedeniyle elektronlar deşarjdan "emilecek" ve negatif iyonlar, en negatif fark potansiyeller -- pozitif iyonlar. Kaynağın çeşitli gaz veya buharlarla doldurulmasıyla çeşitli elementlerin iyonları elde edilebilir.
3 numaralı yuvadan geçen parçacıklar, kendilerini hızlandıran potansiyel farkın kendilerine kazandırdığı hızlarda manyetik alana girerler. Belirli bir q/m oranına sahip tüm parçacıklar eşit hızlar ve manyetik alanda aynı yarıçapa sahip daireleri tanımlayacaktır. Parçacık ışını 180° saptıktan sonra fotoğraf plakasına çarpar; Plakayı geliştirdikten sonra ışının çarptığı noktada koyu bir şerit görünecektir. AB mesafesi (Şekil 351), parçacığın hareket ettiği dairenin r yarıçapının iki katına eşittir. R'nin değeri parçacığın hızına bağlıdır. Hızı bulmak için parçacığın manyetik alana uçması gerçeğini kullanırız. kinetik enerji Wк=mv2/2 elektrik alanının çalışması nedeniyle elde edilen, eşit qU. Böylece,
Kütle spektrograf diyagramı: 1 - iyon kaynağı (gaz deşarj tüpü), 2 - yarıklı diyafram 3, 4 - fotoğraf plakası, U - voltaj hızlandıran iyonlar
Bu formülde yerine koyma bilinen değerler q, B, U ve r yarıçapının ölçülmesiyle elde edilen değere göre plakanın B noktasına çarpan parçacıkların kütlesini hesaplayabiliriz.
Kaynaktan yayılan ışın parçacıklar içeriyorsa farklı ilişkiler kütleye göre yüklendiğinde, fotoğraf plakası üzerinde birkaç paralel şerit görünecektir. Yarığa en yakın çizgi, daire içinde hareket eden parçacıklardan kaynaklanıyor en küçük yarıçap. Bu parçacıklar en yüksek yük/kütle oranına sahiptir. Eğer ışındaki tüm parçacıkların yükleri aynıysa, yarığa en yakın şerit en küçük kütleli parçacıklara karşılık gelir.
Optiğe benzetilerek, fotoğraf plakasında elde edilen görüntüye spektrum denir. Optik spektrograf, bir ışık ışınının dalga boylarının spektrumunu, yani dağılımını verir. spektral çizgiler dalga boyuna göre. Bir kütle spektrografı, bir parçacık ışınının kütle spektrumunu, yani parçacıkların kütleye göre dağılımını (daha doğrusu, q/m oranına göre) sağlar.
Kütle spektrografı kullanılarak bir elektronun kütlesinin ölçülmesine yönelik bir deneyde, fotoğraf plakası üzerinde yalnızca bir şerit tespit edilir. Her elektronun yükü bir temel yüke eşit olduğundan, tüm elektronların aynı kütleye sahip olduğu sonucuna varırız.
5. Kütle spektrografının uygulanması
Kütle spektrografı hem araştırma amacıyla hem de üretim kontrolü için kullanılabilir. çeşitli yöntemler C'ye kadar hidrokarbon içeren benzin elde edilmesi.
Kuşkusuz, grafit ve diğer birçok malzemedeki az miktardaki safsızlıkların belirlenmesi için kütle spektrografının kullanılması çok ilginç ve umut vericidir. Kullanırken kararlı izotoplar bunların tespiti ve nicelik belirleme genellikle bir kütle spektrografı kullanılarak ve yalnızca nadir durumlarda (örneğin, ağır hidrojenle çalışırken) belirlenerek gerçekleştirilir. özgül ağırlık yanma ürünleri. Eğer organik bileşik içerir radyoaktif izotoplar ise, ilgili maddenin radyoaktivitesi ölçülerek (örneğin bir Geiger-Muller sayacı kullanılarak) belirleme kolaylıkla yapılabilir.
Sonraki yıllarda, kütle spektrografı kullanılarak elementlerin izotopik bileşiminin belirlenmesi için yoğun çalışmalar yapıldı. Bununla birlikte, izotopların göreceli içeriğini belirlemek için, ölçümlerin doğruluğunun arttırılması gerekliydi; bu, bir galvanometreye bağlı bir elektrometrik lambanın kayıt cihazı olarak kullanılmasıyla elde edildi.
Galyum arsenitte gaz oluşturan safsızlıkları belirlemek için, oksijen ve hidrojeni belirlemek için vakumlu eritme yönteminin yanı sıra kıvılcım iyon kaynağına sahip bir kütle spektrografı kullanan kütle spektrometrik yöntemi önerilir. İkinci yöntem karbon, nitrojen, oksijenin yanı sıra lityum, magnezyum, kükürt ve silikonu belirler.
Bu bölümde gaz analizinin fiziksel yöntemleri olarak adlandırılabilecek bu tür yöntemler açıklanmaktadır. Bu, özellikle çeşitli optik yöntemler kütle spektrografı kullanılarak gaz analizinin yanı sıra. Ancak şunu da belirtmek gerekir ki, bu fiziksel yöntemlerin tanımlanmasında ayrı grup elbette koşullu bir karaktere sahiptir, çünkü burada da bazı durumlarda bunları birleştirmek gerekir fiziksel yöntemler Bazı kimyasal reaktiflerin kullanılması.
Gaz analizi amacıyla (özellikle analiz için) kütle spektrografı kullanma fikri hidrokarbon gazları) ilk olarak izotopların ayrılması ve belirlenmesi için kullanılan bu cihazın icadından sonra ortaya atılmıştır.
Ancak kütle spektrografının karmaşıklığı ve yüksek maliyeti, gaz analizinde kullanımını sınırlamaktadır. Ayrıca birçoğunun geliştiği de dikkate alınmalıdır. son zamanlarda Birliğimizde gaz mikroanalizi cihazları, göreceli hassasiyetleri ve hatta basitlikleri açısından kütle spektrografından daha üstündür. Bu cihazlar analiz gerektiriyor Daha gaz, ancak çoğu için pratik problemler Hacmi 0,2-1,0 litre veya daha fazla olan gaz numunelerinin alınması genellikle zor değildir.
Elbette tıp kütle spektrometresi olmadan yapamaz. Karbon atomlarının izotop kütle spektrometrisi, insanda Helicobacter pylori enfeksiyonunun doğrudan tıbbi teşhisi için kullanılır ve tüm teşhis yöntemleri arasında en güvenilir olanıdır. Ayrıca sporcuların kanında doping varlığının belirlenmesi için kütle spektrometresi kullanılıyor.
Bölgeyi hayal etmek zor insan faaliyeti Kütle spektrometresi için yer olmayacaktı. Kendimizi sadece listelemekle sınırlayalım: analitik kimya biyokimya, klinik kimya, genel kimya Ve organik kimya ilaç, kozmetik, parfüm, gıda endüstrisi, kimyasal sentez, petrokimya ve petrol rafinasyonu, kontrol çevre, polimer ve plastik üretimi, tıp ve toksikoloji, adli tıp, doping kontrolü, kontrol narkotik ilaçlar, kontrol alkollü içecekler, jeokimya, jeoloji, hidroloji, petrografi, mineraloji, jeokronoloji, arkeoloji, nükleer endüstri ve enerji, yarı iletken endüstrisi, metalurji.
Edebiyat
· https://ru.wikipedia.org
· http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/accelerators/ciclotron.htm
· http://physiclib.ru/books/item/f00/s00/z0000039/st007.shtml
· http://chem21.info/info/1608949/
· http://www.physel.ru/2-mainmenu-73/mainmenu-74/708-s-198--.html
Allbest.ru'da yayınlandı
...Benzer belgeler
Düzlemsel sintigrafinin gelişim tarihi. Radyonüklitlerin üretimi nükleer reaktörler. Siklotron'un çalışma prensibi. Çok çipli ve yarı iletken gama kameralar, özellikleri ve teknik özellikler. Anger gama kamerasının çalışma prensibi.
özet, 28.02.2015 eklendi
Düzgün bir proton alanı oluşturmaya yönelik bir sistemden proton ışınlarının geçişinin simülasyonu. Siklotron'un çalışma prensibi. Yarıiletkenlerin proton ışınlarıyla modifikasyonu. Düzgün bir proton alanının oluşumu için sistem bileşenlerinin hesaplanması.
tez, 26.06.2012 eklendi
Genel prensip kütle analizörlerinin eylemleri, türlerinin özellikleri. Analizörün çözünürlüğü ve onu belirleyen ana faktörler. Tesisatın manyetik alanları. Hafif, orta ve ağır iyonlar için kütle analizörünün açıklaması. Tepe genişletme kavramı.
tez, eklendi: 07/03/2014
Bir parçacığın kütlesinin yüküne oranının belirlenmesine dayalı olarak maddenin bileşimini analiz etmek için bir yöntemin incelenmesi. Kütle spektrometresinin temel tasarımı. Elektronik ve kimyasal iyonizasyon. Bir kütle analizörü kullanarak iyon ayırmanın özellikleri. Dedektör türleri.
sunum, 01/05/2014 eklendi
Deneyleri kullanarak cisimlerin etkileşimine örnekler. Newton'un birinci yasası, eylemsiz referans sistemleri. Güç kavramı ve fiziksel alan. Ağırlık maddi nokta sistemin momentumu ve kütle merkezi. Newton'un ikinci ve üçüncü yasaları, uygulamaları. Kütle merkezinin hareketi.
özet, 12/10/2010 eklendi
Fotonun kütle merkezinin hızının grafiği. Makbuz yöntemleri dalga denklemi Louis De Broglie: Fotonun kütle merkezinin hareketini aksiyomun ötesinde tanımlama sürecini ele almak. Temel matematiksel modeller fotonun temel özelliklerini tanımlayan.
test, 10/13/2010 eklendi
Newton yasalarının özellikleri ve mekanikteki kuvvet yasaları. Atalet sistemleri geri sayım. Galileo'nun görelilik ilkesi. Süperpozisyon ilkesi. Temel Etkileşimler. Parçacık sistemi. Kütle merkezi (atalet merkezi). Dinamik problemlerin çözümü için algoritma.
sunum, 25.05.2015 eklendi
Bir spektrografın diyagramı. Optik spektrum türleri. Atomun nükleer modeli. Atomun enerji seviyeleri. D. Frank ve G. Hertz'in çalışmasının şeması. Depo atom çekirdeği. Nükleer kuvvetlerin mezon teorisi. Nükleer reaksiyonun enerji çıkışı. Bir nükleer santralin şeması.
sunum, 05/12/2011 eklendi
Dinamiğin temel görevleri sağlam. Katı bir cismin altı serbestlik derecesi: cismin kütle merkezine göre yönünü belirleyen kütle merkezi koordinatları ve Euler açıları. Etrafında dönme sorununun azaltılması sabit nokta. Huygens teoreminin açıklaması.
sunum, 10/02/2013 eklendi
Transformatörlerin yaratılış tarihi, sınıflandırılması ve özellikleri. Tek fazlı ve üç fazlı transformatörlerin çalışma prensibi ve tasarımı. Çekirdeklerin genel tasarımı ve parçalarının kesit şekli. Sargı türleri. Transformatörlerin uygulanması ve çalıştırılması.
Seçenek No. 630269
2–5, 8, 11–14, 17, 18, 20 ve 21. görevlerde doğru cevabın sayısına karşılık gelen tek sayı olarak yazılır. 1, 6, 9, 15, 19 numaralı görevlere verilen yanıtlar boşluk, virgül ve diğer ek karakterler olmadan bir sayı dizisi olarak yazılır. 7, 10 ve 16. görevlere verilen cevaplar, cevapta belirtilen birimler dikkate alınarak sayı olarak yazılmıştır. Cevabınızda ölçü birimlerini belirtmenize gerek yoktur.
Öğretmen tarafından seçenek verilmişse, Bölüm C'deki ödevlerin cevaplarını girebilir veya grafik formatlarından biri ile sisteme yükleyebilirsiniz. Öğretmen, Bölüm B'deki ödevleri tamamlamanın sonuçlarını görecek ve Bölüm C'ye yüklenen cevapları değerlendirebilecektir. Öğretmen tarafından atanan puanlar istatistiklerinizde görünecektir. Tamamlamak doğru karar C1-C6 problemlerinin her biri, problemi çözmek için kullanımı gerekli ve yeterli olan kanun ve formüllerin yanı sıra matematiksel dönüşümleri, sayısal cevaplı hesaplamaları ve gerekirse çözümü açıklayan bir çizimi içermelidir.
MS Word'de yazdırma ve kopyalama sürümü
SI sistemindeki fiziksel büyüklükler ile bu büyüklüklerin ölçü birimleri arasında bir yazışma kurun. İlk sütundaki her konum için ikinci sütunda karşılık gelen konumu seçin.
Cevabınızdaki sayıları harflere karşılık gelen sıraya göre düzenleyerek yazın:
| A | B | İÇİNDE |
Cevap:
Şekil koordinatların bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir X zaman zaman Tİçin dört ceset, eksen boyunca hareket eden Öküz. Düzgün hareket grafiğe karşılık gelir
Cevap:
Aşağıdaki kuvvetlerden hangisi açıklanamaz elektromanyetik etkileşim Maddenin atomları ve molekülleri birbirleriyle mi?
1) elastik kuvvet
2) sürtünme kuvveti
3) cisimlerin Dünya'ya çekim kuvveti
4) yüzey reaksiyon kuvveti
Cevap:
Birinci dalganın genliği geçerliyse, diyapozonların yaydığı iki ses dalgasının ses düzeyini ve perdesini karşılaştırın. A 1 = 1 mm, frekans ν 1 = 600 Hz, ikinci dalga genliği için A 2 = 2 mm, frekans ν 2 = 300Hz.
1) ilk sesin hacmi ikinciden daha büyük ve perde daha az
2) birinci sesin hem şiddeti hem de perdesi ikinciden daha büyüktür
3) birinci sesin hem şiddeti hem de perdesi ikinciden daha azdır
4) ilk sesin hacmi ikinciden daha az ve perde daha büyük
Cevap:
Aynı hacimde üç katı metal top - 1, 2 ve 3 - şekilde gösterildiği gibi yerleştirildikleri cıva içeren bir kaba yerleştirildi. Toplardan birinin bakırdan, ikincisinin gümüşten, üçüncüsünün ise altından yapıldığı biliniyor. Her top hangi malzemeden yapılmıştır? (Bakırın yoğunluğu - 8900 kg/m3, gümüşün - 10500 kg/m3, altının - 19300 kg/m3, civanın yoğunluğu - 13600 kg/m3.)
1) 1 - gümüş, 2 - altın, 3 - bakır
2) 1 - bakır, 2 - altın, 3 - gümüş
3) 1 - altın, 2 - gümüş, 3 - bakır
4) 1 - bakır, 2 - gümüş, 3 - altın
Cevap:
Kütlesi 500 g olan küçük bir blok, yatay olarak yönlendirilmiş bir kuvvet uygulanarak yatay pürüzlü bir yüzey boyunca sabit bir hızla sürükleniyor. Grafik, bloğa etki eden kuru sürtünme kuvvetinin iş modülünün, kat ettiği yol üzerindeki deneysel olarak bulunan bağımlılığını göstermektedir. Resmi kullanarak verilen listeden iki doğru ifadeyi seçin. Numaralarını belirtin.
1) Bloğun kat ettiği mesafe 10 m olduğunda, bloğa etki eden kuru sürtünme kuvvetinin işi negatif ve –14 J'ye eşit olacaktır.
2) Blok ile yüzey arasındaki sürtünme katsayısı 0,4'tür.
3) Bloğun hareketi eşit şekilde hızlandırılır.
4) Bloğa uygulanan kuvvetin modülü 2 N'dir.
5) Bloğun kütlesini 1 kg'a çıkarırsanız iki kat daha yavaş hareket edecektir.
Cevap:
Eğim açısı 30° ve sürtünme katsayısı 0,2 olan eğik bir düzlem üzerinde yer alan bir blok, hareketsiz durumdan aşağıya doğru hareket etmeye başladı. Blok, hızı 5 m/s'ye ulaştığında eğik düzlemde ne kadar yol alacaktır?
Cevap:
Dört kaşık yapıldı farklı malzemeler: alüminyum, ahşap, plastik ve cam. Bir kaşık yapılmış
1) alüminyum
3) plastik
Cevap:
Şekilde iki cisim için koordinatların zamana bağımlılığının grafikleri gösterilmektedir: A ve B, eksenin yönlendirildiği düz bir çizgide hareket ediyor Ah. Cisimlerin hareketinin doğası hakkında iki doğru ifadeyi seçin.
1) A cismi 3 m/s2 ivmeyle hareket ediyor.
2) A cismi 2,5 m/s sabit hızla hareket etmektedir.
3) İlk beş saniye boyunca bedenler aynı yönde hareket etti.
4) İkinci kez A ve B cisimleri 9 saniyeye eşit bir sürede buluştu.
5) Zamanın bir noktasında T= 5 s B gövdesi maksimum hızına ulaştı.
Cevap:
700 gram ağırlığındaki alüminyum bir kazanda 2 kg suyu kaynatmak için ne kadar ısı gerekir? Başlangıçta su dolu su ısıtıcısının sıcaklığı 20 °C'ydi.
Not.
4) 723,52kJ
Cevap:
Uzun bir yalıtkan sap üzerine monte edilmiş ve bir yüke sahip olan metal top 1, yalıtkan standlar üzerinde bulunan ve sırasıyla yüklere sahip iki benzer top 2 ve 3 ile dönüşümlü olarak temas ettirilir - Q ve + Q.
Sonuç olarak top 3'te ne kadar yük kalacak?
Cevap:
Elektrikli sobanın nikel spirali, aynı uzunluk ve alana sahip demir spiral ile değiştirildi. enine kesit. Arasındaki maç fiziksel büyüklükler ve döşemeler dahil edildiğinde olası değişiklikler elektrik ağı. Seçtiğiniz sayıları cevabınızdaki karşılık gelen harflerin altına yazın. Cevaptaki sayılar tekrarlanabilir.
Cevap:
Şekilde, kullanılarak elde edilen manyetik alan çizgilerinin bir resmi gösterilmektedir. demir talaşı iki şerit mıknatıstan. Şerit mıknatısların hangi kutupları 1 ve 2 numaralı alanlara karşılık gelir?
1) 1 - kuzey kutbu, 2 - güney
2) 2 - kuzey kutbu, 1 - güney
3) hem 1 hem de 2 - kuzey kutbuna
4) hem 1 hem de 2 - güney kutbuna
Cevap:
Aşağıdaki şekillerden hangisi dikey düzlem aynada bir köpeğin görüntüsünü doğru olarak göstermektedir?
Cevap:
Bobin direnci 25 Ohm ise elektrikli soba 6 A akımda 20 dakikada ne kadar enerji tüketir?
1) 1.080.000J
Cevap:
Reaksiyonda hangi X parçacığı serbest bırakılır?
1) elektron
2) nötron
4) alfa parçacığı
Cevap:
Şekilde gösterilen dinamometrenin yay sertliği şuna eşittir:
Cevap:
Öğrenci salınım periyodunun ölçümlerini gerçekleştirdi fiziksel sarkaç iki vaka için. Deney sonuçları şekilde sunulmuştur.
Önerilen listeden yürütülen çalışmanın sonuçlarına karşılık gelen iki ifadeyi seçin deneysel gözlemler. Numaralarını belirtin.
1) Sarkacın salınım süresi ipliğin uzunluğuna bağlıdır.
2) İplik uzunluğu 4 kat arttığında salınım periyodu 2 kat artar.
3) Sarkacın Ay'daki salınım süresi Dünya'dakinden daha az olacaktır.
4) Bir sarkacın salınım periyodu şunlara bağlıdır: coğrafi enlem arazi.
5) Sarkacın salınım periyodu yükün kütlesine bağlı değildir.
Cevap:
Bir kütle spektrografında
1) elektrik ve manyetik alanlar yüklü bir parçacığı hızlandırmaya yarar
2) elektrik ve manyetik alanlar yüklü bir parçacığın hareket yönünü değiştirmeye yarar
3) elektrik alanı yüklü bir parçacığı hızlandırmaya hizmet eder ve manyetik alan hareketinin yönünü değiştirmeye hizmet eder
4) elektrik alanı yüklü bir parçacığın hareket yönünü değiştirmeye hizmet eder ve manyetik alan onu hızlandırmaya hizmet eder
Kütle spektrografı
Nerede sen B- manyetik alan indüksiyonu; M Ve Q
Cevap:
Manyetik indüksiyon 2 kat arttığında, belirli bir yüklü parçacığın hareket ettiği dairenin yarıçapı,
1) kat kat artacak
2) 2 kat artacak
3) yarı yarıya azalacak
4) 2 kat azalacak
Kütle spektrografı
Kütle spektrografı, iyonları yük-kütle oranlarına göre ayıran bir cihazdır. En basit modifikasyonunda cihaz şeması şekilde gösterilmiştir.
Test örneği özel yöntemler(buharlaşma, elektron etkisi) dönüştürülür gaz hali daha sonra ortaya çıkan gaz kaynak 1'de iyonize edilir. Daha sonra iyonlar bir elektrik alanıyla hızlandırılır ve hızlandırma cihazında 2 dar bir ışın halinde oluşturulur, ardından homojen bir manyetik alanın bulunduğu dar bir giriş yarığından odaya 3 girerler. yarattı. Manyetik alan parçacıkların yörüngesini değiştirir. Lorentz kuvvetinin etkisi altında iyonlar dairesel bir yay boyunca hareket etmeye başlar ve çarpma konumlarının kaydedildiği ekran 4'e düşer. Kayıt yöntemleri farklı olabilir: fotoğrafik, elektronik vb. Yörüngenin yarıçapı aşağıdaki formülle belirlenir:
Nerede sen - elektrik voltajı hızlanan elektrik alanı; B- manyetik alan indüksiyonu; M Ve Q sırasıyla parçacığın kütlesi ve yüküdür.
Yörüngenin yarıçapı iyonun kütlesine ve yüküne bağlı olduğundan, farklı iyonlar kaynaktan farklı mesafelerde ekrana çarpar, bu da onları ayırmayı ve numunenin bileşimini analiz etmeyi mümkün kılar.
Şu anda, çalışma prensipleri yukarıda tartışılanlardan farklı olan çok sayıda kütle spektrometresi türü geliştirilmiştir. Örneğin, incelenen iyonların kütlelerinin kaynaktan kayıt cihazına uçuş süresine göre belirlendiği dinamik kütle spektrometreleri üretilmektedir.
Elektrik dersinden, manyetik alanda hareket eden yüklü bir parçacığa Lorentz kuvveti adı verilen bir kuvvetin etki ettiğini biliyoruz. Lorentz kuvveti manyetik alana ve parçacığın hızına diktir ve yönü sol el kuralıyla belirlenir (Şekil 349). Bu kuvvetin büyüklüğü parçacığın yüküyle, hızıyla, alanın manyetik indüksiyonuyla ve ve vektörleri arasındaki açının sinüsüyle orantılıdır. Hızın yönü indüksiyon yönüne dik ise Lorentz kuvvetinin modülü aşağıdaki formülle ifade edilir:
parçacığın coulomb cinsinden yükü, saniyede metre cinsinden hızı, tesla cinsinden indüksiyon ve newton cinsinden kuvvettir. Lorentz kuvvetinin sağladığı ivme, genel olarak herhangi bir kuvvet gibi, kuvvetle doğru orantılı, parçacığın kütlesiyle ters orantılıdır.
Pirinç. 349. Manyetik alanda belirli bir hızla hareket eden bir yüke etki eden Lorentz kuvvetinin yönü. Pozitif bir yükün durumu gösterilmektedir. İçin negatif yük kuvvet ters yönde yönlendirilir
Bir parçacığın, parçacığın hızına dik yöndeki düzgün bir manyetik alan içindeki hareketini düşünelim. Lorentz kuvveti ve dolayısıyla ivme hıza dik olduğundan parçacık bir daire içinde hareket edecektir; bu durumda hız modülü değişmeden kalır, çünkü mekanikten bilindiği gibi, ivme ve hızın dikliği bir daire içindeki düzgün hareketin karakteristiğidir. Bir daire içinde düzgün hareket sırasında bir parçacığın ivmesi eşittir ve dairenin yarıçapıdır. Böylece parçacık ivmesi
,
Ne kadar az olursa o kadar daha büyük yarıçap verilen ve B için parçacık yörüngesi (Şekil 350). Yörüngenin yarıçapını bilerek ve ölçerek parçacığın yükünün kütlesine oranını belirleyebiliriz. Bir parçacığın yükü bir veya daha fazla temel yüke eşittir. Eğer biliniyorsa parçacığın kütlesi hesaplanabilir. Bu prensip, en küçük yüklü parçacıkların (iyonlar ve elektronlar) kütlelerini ölçmek için kullanılan, kütle spektrografı adı verilen bir cihazın çalışmasının temelini oluşturur.
Pirinç. 350. Eşit yüklü parçacıkların yörüngeleri başlangıç hızları düzgün bir manyetik alanda: 1 – küçük oran, 2 – büyük oran; 1 ve 2 – negatif yüklü parçacıklar; 3 – pozitif yüklü parçacık. Manyetik alan çizgileri çizim düzlemine diktir ve bize doğru yönlendirilir
Düzgün bir manyetik alana sahip bir kütle spektrografının diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 351. Cihaz, çizgileri çizim düzlemine dik olan, manyetik bir alana yerleştirilmiş, yüksek derecede vakumla boşaltılmış bir kaptır. Yüklü parçacıklar kaynak 1 tarafından yayılır. En basit kaynak, gazdaki elektrik deşarjıdır. Boşaltıma gazın yoğun iyonlaşması eşlik eder. Diyafram 2 ile kaynak yarığı arasındaki pozitif potansiyel farkıyla, elektronlar ve negatif iyonlar deşarjdan "emilecek"; negatif potansiyel farkla pozitif iyonlar "emilecektir". Kaynağın çeşitli gaz veya buharlarla doldurulmasıyla çeşitli elementlerin iyonları elde edilebilir.
Pirinç. 351. Kütle spektrografının şeması: 1 - iyon kaynağı (gaz deşarj tüpü), 2 - yarıklı diyafram 3, 4 - fotoğraf plakası, - iyon hızlandırıcı voltaj
3 numaralı yuvadan geçen parçacıklar, kendilerini hızlandıran potansiyel farkın kendilerine kazandırdığı hızlarda manyetik alana girerler. Belirli bir orana sahip tüm parçacıklar eşit hızlar kazanır ve manyetik alanda aynı yarıçaptaki daireleri tanımlayacaklardır. Parçacık ışını saptırıldıktan sonra fotoğraf plakasına çarpar; Plakayı geliştirdikten sonra ışının çarptığı noktada koyu bir şerit görünecektir. Mesafe (Şekil 351), parçacığın hareket ettiği dairenin yarıçapının iki katına eşittir. Değer parçacığın hızına bağlıdır. Hızı bulmak için, parçacığın, elektrik alanının çalışması nedeniyle elde edilen kinetik enerjiye eşit bir manyetik alana uçması gerçeğini kullanırız. Böylece,
(198.2)
(198.1) ve (198.2)'den elimizde
Bilinen değerleri ve ölçümle elde edilen yarıçapı bu formülde yerine koyarak plakanın noktasına çarpan parçacıkların kütlesini hesaplayabiliriz.
Kaynaktan yayılan ışın farklı yük-kütle oranlarına sahip parçacıklar içeriyorsa, fotoğraf plakası üzerinde birkaç paralel şerit görünecektir. Yarığa en yakın çizgi, en küçük yarıçaplı bir daire boyunca hareket eden parçacıklardan kaynaklanır. Bu Parçacıklar en büyüğüne sahiptir; yükün kütleye oranı. Eğer ışındaki tüm parçacıkların yükleri aynıysa, yarığa en yakın şerit en küçük kütleli parçacıklara karşılık gelir.
Optiğe benzetilerek, fotoğraf plakasında elde edilen görüntüye spektrum denir. Bir optik spektrograf, bir ışık ışınının dalga boylarının spektrumunu, yani spektral çizgilerin dalga boyları üzerindeki dağılımını sağlar. Bir kütle spektrografı, bir parçacık ışınının kütle spektrumunu, yani parçacıkların kütleye göre (daha kesin olarak orana göre) dağılımını sağlar.
