如图所示,伦琴射线管两极加上一高压电源,即可在阳极A上产生X射线(h=6.63×10-34C)

如图所示,伦琴射线管两极加上一高压电源,即可在阳极A上产生X射线(h=6.63×10-34C)
(1)如高压电源的电压为20 kV,求X射线的最短波长;
(2)如此时电流表读数为5 mA,1s内产生5×1013个平均波长为1.0×10-10m的光子,求伦琴射线管的工作效率.
wanglan71 1年前 已收到1个回答 举报

lu_zh 幼苗

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解题思路:(1)电子在电场中加速运动,根据动能定理,结合公式λ=
hc
eU
,可求得最短波长.
(2)求出光子的总能量与消耗的动能即可.

(1)在伦琴射线管中,电子在电场的加速作用下由阴极向阳极加速运动,电子到达阳极时获得动能EK=eU,电子撞击阳极发出x射线,当电子动能全部变为光子能量hγ时x射线的波长最短.因此有:
EK=hγ
得:λ=
hc
eU=
6.63×10−34×3×108
2×104×1.6×10−19=6.2×10−11m
(2)高压电源的功率:P1=UI
每秒产生的x光子的能量:P=n
hc
λ
效率:η=[P
P1=
nhc/λ•UI]×100%
代入数据解得:η=0.1%
答:(1)如高压电源的电压为20 kV,X射线的最短波长是6.2×10-11m;
(2)如此时电流表读数为5 mA,1s内产生5×1013个平均波长为1.0×10-10m的光子,伦琴射线管的工作效率是0.1%.

点评:
本题考点: 动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 考查动能定理的应用,EK=eU,E=hγ,等公式的应用,当电子动能全部变为光子能量hγ时x射线的波长最短是解题的关键.

1年前

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