解析:质子带电荷量为+e,所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的.按题意,三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处,这时上夸克与上夸克之间的静电力应为

　　Fuu=k(2/3 e"·" 2/3 e)/l^2 =4/9·ke^2/l^2 .

　　代入数值,得Fuu=46 N,为斥力;

　　上夸克与下夸克之间的静电力为Fud=k(1/3 e"·" 2/3 e)/l^2 =2/9·ke^2/l^2 .

　　代入数值,得Fud=23 N,为引力.

答案:上夸克间静电力46 N,为斥力.上、下夸克间静电力23 N,为引力.

9回旋加速器D形盒中央为质子源,D形盒间的交流电压为U=2×104 V,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径R=1 m,磁场的磁感应强度B=0.5 T,质子的质量为1.67×10-27 kg,电荷量为1.6×10-19 C,问:

(1)质子最初进入D形盒的动能多大?

(2)质子经回旋加速器最后得到的动能多大?

(3)交流电源的频率是多少?

解析:(1)质子由静止开始做匀加速直线运动,由动能定理得qU=1/2mv2,所以动能Ek=qU=3.2×10-15 J.

　　(2)粒子以半径R飞出磁场时动能最大,R=mv/qB,所以v=qBR/m,动能Ek=1/2mv2=(q^2 B^2 R^2)/2m,得Ek=1.9×10-12 J.

　　(3)交流电源频率与粒子在磁场中的回旋加速器频率相等,f=1/T=qB/2πm,所以f=7.6×106 Hz.

答案:(1)3.2×10-15 J　(2)1.9×10-12 J　(3)7.6×106 Hz