某加速器中有直径2.0mm的质子束形成1.0mA的电流质子束轰击金属靶产生核反应质子束中每个电子的动能E=2*10^7eV 已_物理解答

某加速器中有直径2.0mm的质子束形成1.0mA的电流质子束轰击金属靶产生核反应质子束中每个电子的动能
E=2*10^7eV 已知质子质量m=1.7*10^-27kg
求质子束中每单位体积内的质子数n
在1min中有多少质子打到靶上.

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解答

由 E=mv²/2 求出质子的速度
v=√(2E/m)=√(2×2×10^7×1.6×10^(-19) J/ 1.7×10^(-27)kg)=6.13×10^7 m/s
I=neSv
n=I/eSv=1.0×10^(-3)A/[1.6×10^(-19)C×2.0×10^(-3)m×6.13×10^7 m/s]=5.1×10^10 个
I=Q/t
Q=It
N=Q/e=It/e=1.0×10^(-3)A×60s/1.6×10^(-19)C=3.75×10^17