正电子发射计算机断层（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段．
（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，反应中同时还产生另一个粒子，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于回旋半周的次数相同，加速质子时的电压大小可视为不变．求此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形盒中回旋的时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）．
考点分析：
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随着越来越高的摩天大楼在各地的落成，至今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经渐渐地不适用了．这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加，这样这些钢索会由于承受不了自身的重量，还没有挂电梯就会被扯断．为此，科学技术人员正在研究用磁动力来解决这个问题．如图所示就是一种磁动力电梯的模拟机，即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B
1和B
2，且B
1和B
2的方向相反，大小相等，即B
1=B
2=1T，两磁场始终竖直向上作匀速运动．电梯桥厢固定在如图所示的一个阁超导材料制成的金属框abcd内（电梯桥厢在图中未画出），并且与之绝缘．电梯载人时的总质量为5×10
3kg，所受阻力f=500N，金属框垂直轨道的边长L
cd=2m，两磁场的宽度均与金属框的边长L
ac相同，金属框整个回路的电阻R=9.5×10
-4Ω，假如设计要求电梯以v
1=10m/s的速度向上匀速运动，那么，（取g=10m/s
2）
（1）磁场向上运动速度v
应该为多大？（结果保留两位有效数字）
（2）在电梯向上作匀速运动时，为维持它的运动，外界必须提供能量，那么此时系统的效率为多少？（结果保留三位有效数字）
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跳水是一项优美的水上运动，左是2008年北京奥运会跳水比赛中小将陈若琳和王鑫在跳台上腾空而起的英姿．其中陈若琳的体重约为30kg，身高约为1.40m，她站在离水面10m高的跳台上，重心离跳台面的高度约为0.80m，竖直向上跃起后重心升高0.45m达到最高点，入水时身体竖直，当手触及水面时伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，如右图所示，这时陈若琳的重心离水面约为0.80m．设运动员在入水及在水中下沉过程中受到的水的作用力大小不变．空气阻力可忽略不计，重力加速度g取10m/s
2．（结果保留2位有效数字）
（1）求陈若琳从离开跳台到手触及水面的过程中可用于完成一系列动作的时间；
（2）若陈若琳入水后重心下沉到离水面约2.2m处速度变为零，试估算水对陈若琳的作用力的大小．
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我国于2007年10月24日成功发射了“嫦娥一号”探月卫星，卫星由地面发射后，由发射轨道进入停泊轨道，然后再由停泊轨道调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，开始绕月做匀速圆周运动，对月球进行探测，其奔月路线简化后如图所示．
（1）卫星从停泊轨道进入地月转移轨道时速度应增加还是减小？
（2）若月球半径为R，卫星工作轨道距月球表面高度为H．月球表面的重力加速度为
（g为地球表面的重力加速度），试求：卫星在工作轨道上运行的线速度和周期．
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影响物质材料电阻率的因素很多．一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大；半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小；
（1）如图（甲）是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，若用该电阻与电池（电动势E=1.5V，内阻不计）、电流表（量程为5mA、内阻R
g=100Ω）、电阻箱R′串联起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．
①电流刻度较大处对应的温度刻度值______；（填“较大”或“较小”）
②若电阻箱阻值R′=50Ω，在丙图中空格处（5mA）对应的温度数值为______℃．
（2）PTC元件由于材料的原因有特殊的导电特性，其电阻随温度变化关系复杂．现有一只由PTC元件做成的加热器，实验测出各温度下它的阻值，数据如下：
| t/℃ | | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| R/kΩ | 14 | 11 | 7 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 14 | 16 |
加热器接到200V的电源上，在方格纸上已根据反复实验的大量实验数据作出了PTC加热器功率P
R随温度t的变化关系曲线，已知PTC加热器器外表面向四周散热的功率为P
Q=0.1（t-t
）瓦，其中t（单位为℃）为加热器的温度，t
为室温（本题取20℃）．
①请在同一坐标平面内作出P
Q与温度t之间关系的图象
②加热器工作的稳定温度为______℃；
③加热器保持工作稳定温度的原理为：
当温度稍高于稳定温度时：______；
当温度稍低于稳定温度时：______从而保持温度稳定．
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某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
（1）你认为还需要的实验器材有______、______．（两个）
（2）实验时为了保证滑块（质量为M）受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是______，实验时首先要做的步骤是______．
（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v
1与v
2（v
1＜v
2）．则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为______（用题中的字母表示）．
（4）要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v
1与v
2（v
1＜v
2）．则最终需验证的数学表达式为______（用题中的字母表示）．
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