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(nèi)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(nèi)區(qū)域分別加有勻強磁場。已知圖中 ，電子質(zhì)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(nèi)的磁感應(yīng)強度及的方向關(guān)系；

（2）環(huán)的最大半徑R。

（1）；方向相反

（2）


解析:

（1）設(shè)電子在分離器中偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)方向可判斷，Q、M中磁感應(yīng)強度的方向相反。

（2）由②⑤得       ⑥，

當(dāng)時，環(huán)的半徑最大，且         ⑦。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)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(rèn)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(nèi)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(nèi)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(zhì)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(wǎng)
（1）Q、M區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強度B1、B2及B1與B2的方向關(guān)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(zhuǎn)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(nèi)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(jīng)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(nèi)控制它們轉(zhuǎn)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(nèi)的磁場都是勻強磁場，并且磁感應(yīng)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(nèi)電流的大小，就可以改變磁場的磁感應(yīng)強度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度．經(jīng)過精確的調(diào)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(jīng)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(zhǔn)備．

(1)試確定正負電子在管道內(nèi)各自的旋轉(zhuǎn)方向．

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

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