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北京正負電子對撞機是目前國際上唯一高亮度正負電子對撞機，因此作為世界上一個重要的高能物理實驗研究基地對國外開放。正、負電子對撞機由直線加速器P、電子分離器Q、環(huán)形儲存器M和對撞室D組成，如圖所示，加速器出口環(huán)心在一條直線上。被加速器P加速后的正、負電子相隔時間先后由點以相同速度進入電子分離器Q，分離后分別沿圓環(huán)切線方向由注入M，在M中恰沿環(huán)做圓周運動運動，最終在D中實現(xiàn)對撞。為了實現(xiàn)正、負電子的分離和在環(huán)形儲存器內的圓周運動，并保證正、負電子在D中相遇，在環(huán)外分離器Q區(qū)域和環(huán)內區(qū)域分別加有勻強磁場。已知圖中 ，電子質量為m，電荷量為e，環(huán)的半徑遠大于環(huán)管半徑，除在D中碰撞外忽略電子間的相互作用，求：

（1）區(qū)域內的磁感應強度及的方向關系；

（2）環(huán)的最大半徑R。

（1）；方向相反

（2）


解析:

（1）設電子在分離器中偏轉的軌道半徑為，在中，   ①，

   ②，

因此電子在Q和M中運動的周期相同，且   ③，

正、負電子從O第一次到D的時間為相等，因此要讓正、負電子在D中相遇，有     ④，

由②③④解得     ⑤，

由電子偏轉方向可判斷，Q、M中磁感應強度的方向相反。

（2）由②⑤得       ⑥，

當時，環(huán)的半徑最大，且         ⑦。

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

北京正負電子對撞機的儲存環(huán)是周長為L的圓環(huán)．加速后電子在環(huán)中做勻速圓周運動的速率可近似地認為是光速C，若其等效電流的大小為I，基本電荷為e，則電子在環(huán)中運動的周期為
 
，環(huán)中約有
 
個電子在運行．

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科目：高中物理 來源： 題型：

北京正負電子對撞機是目前國際上唯一高亮度正負電子對撞機，因此作為世界上一個重要的高能物理實驗研究基地對國外開放．正、負電子對撞機由直線加速器P、電子分離器Q、環(huán)形儲存器M和對撞室D組成，如圖所示，P、加速器出口O、環(huán)心O′、D在一條直線上．被加速器P加速后的正、負電子相隔時間t0先后由O點以相同速度v0進入電子分離器Q，分離后分別沿圓環(huán)切線方向由a、b注入M，在M中恰沿環(huán)做圓周運動運動，最終在D中實現(xiàn)對撞．為了實現(xiàn)正、負電子的分離和在環(huán)形儲存器內的圓周運動，并保證正、負電子在D中相遇，在環(huán)外分離器Q區(qū)域和環(huán)內區(qū)域分別加有勻強磁場B1和B2．已知圖中∠O1O′O=∠O2O′O=30°，電子質量為m，電荷量為e，環(huán)的半徑R遠大于環(huán)管半徑r，除在D中碰撞外忽略電子間的相互作用，求：精英家教網
（1）Q、M區(qū)域內的磁感應強度B1、B2及B1與B2的方向關系；
（2）環(huán)的最大半徑R．

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科目：高中物理 來源： 題型：

北京正負電子對撞機的核心部分是使電子加速的環(huán)形室，若一電子在環(huán)形室中作半徑為R的圓周運動，轉了1圈回到原位置，則其位移和路程分別是（　　）
A、0，2πRB、2πR，2πRC、2R，2RD、2R，2πR

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科目：高中物理 來源：新五星級題庫高中物理 題型：043

我國1989年初投入運行的高能粒子加速器－－北京正負電子對撞機是一種現(xiàn)代的新型加速器．正負電子對撞機的最后部分的簡化示意圖如圖所示(俯視圖)，位于水平面內的粗實線所示的圓環(huán)形真空管是正負電子作圓周運動的“容器”，經過加速器加速后的正負電子被分別引入該管道時，具有相等的速率v，它們沿管道向相反的方向運動．在管道內控制它們轉彎的是一系列圓形電磁鐵，即圖中的A1、A2、A3、…An，共n個，均勻分布在整個圓環(huán)上，每個電磁鐵內的磁場都是勻強磁場，并且磁感應強度都相同，方向豎直向下，磁場區(qū)域的直徑為d．改變電磁鐵內電流的大小，就可以改變磁場的磁感應強度，從而改變電子偏轉的角度．經過精確的調整，首先實現(xiàn)電子在環(huán)行管道中沿圖(a)中粗虛線所示的軌跡運動，這時電子經過每個電磁鐵時射入點和射出點都在電磁鐵的同一條直徑的兩端，如圖(b)所示．這就為進一步實現(xiàn)正負電子對撞做好了準備．

(1)試確定正負電子在管道內各自的旋轉方向．

(2)已知正負電子的質量都是m、所帶電荷都是元電荷e，重力可不計．求電磁鐵內勻強磁場的磁感應強度B的大�。�

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