北京正负电子对撞机的核心部分是使电子加速的环形室,若一电子在环形室内沿半径为R的圆周运动,...

北京正负电子对撞机的核心部分是使电子加速的环形室,若一电子在环形室内沿半径为R的圆周运动,转了3圈回到原位置,则运动过程中电子位移的最大值和路程的最大值分别为(　　 　)

A.

B. 2R,2R

C. 2πR,2R

D. 2R,6πR

高三物理单选题简单题查看答案及解析

正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图甲所示（俯视图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆运动的“容器”，经过加速器加速后的正、负电子被分别引入该管道时，具有相等的速率ｖ，它们沿着管道向相反的方向运动．在管道内控制它们转弯的是一系列圆形电磁铁，即图中的Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３……Ａ_ｎ共有ｎ个，均匀分布在整个圆环上，每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场，并且方向竖直向下，磁场区域的直径为ｄ，改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转的角度．经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图甲中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一条直径的两端，如图乙所示．这就为进一步实现正、负电子的对撞作好了准备．

（1）试确定正、负电子在管道内各是沿什么方向旋转的；

（2）已知正、负电子的质量都是ｍ，所带电荷都是元电荷ｅ，重力可不计，求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度Ｂ的大小．

高三物理计算题中等难度题查看答案及解析

正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图所示（俯视图）位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆运动的“容器”，经过加速器加速后，质量均为m的正、负电子被分别引入该管道时，具有相等的速率v，他们沿着管道向相反的方向运动．在管道控制它们转变的是一系列圆形电磁铁，即图甲中的A1、A2、A3…An共有n个，均匀分布在整个圆环上，每组电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场，并且方向竖直向下，磁场区域的直径为d（如图乙），改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度从而改变电子偏转的角度．经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图甲中虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一直径的两端，如图乙所示．若电子的重力可不计，则下列相关说法正确的是（ ）

A. 负电子在管道内沿顺时针方向运动

B. 电子经过每个电磁铁，偏转的角度是

C. 碰撞点为过入射点所在直径的另一端

D. 电子在电磁铁内做圆周运动的半径为

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正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图所示（俯视图）位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆运动的“容器”，经过加速器加速后，质量均为m的正、负电子被分别引入该管道时，具有相等的速率v，他们沿着管道向相反的方向运动．在管道控制它们转变的是一系列圆形电磁铁，即图甲中的A1、A2、A3…An共有n个，均匀分布在整个圆环上，每组电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场，并且方向竖直向下，磁场区域的直径为d（如图乙），改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度从而改变电子偏转的角度．经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图甲中虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一直径的两端，如图乙所示．若电子的重力可不计，则下列相关说法正确的是（　　）

A. 负电子在管道内沿顺时针方向运动

B. 电子经过每个电磁铁，偏转的角度是

C. 碰撞点为过入射点所在直径的另一端

D. 电子在电磁铁内做圆周运动的半径为

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北京正负电子对撞机是国际上唯一高亮度对撞机，它主要由直线加速器、电子分离器、环形储存器和对撞测量区组成，图甲是对撞测量区的结构图，其简化原理如图乙所示：MN和PQ为足够长的水平边界，竖直边界EF将整个区域分成左右两部分，Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，Ⅱ区域的磁场方向垂直纸面向外。调节磁感应强度的大小可以使正负电子在测量区内不同位置进行对撞。经加速和积累后的电子束以相同速率分别从注入口C和D同时入射，入射方向平行EF且垂直磁场。已知注入口C、D到EF的距离均为d，边界MN和PQ的间距为，正、负电子的质量均为m，所带电荷量分别为+e和 e。

（1）试判断从注入口C、D入射的分别是哪一种电子；

（2）若将Ⅱ区域的磁感应强度大小调为B，正负电子以的速率同时射入，则正负电子经多长时间相撞？

（3）若电子束以的速率入射，欲实现正负电子对撞，求Ⅱ区域磁感应强度BⅡ的大小。

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欧洲强子对撞机于2010年初重新启动后取得了将质子加速到1.18万亿电子伏的阶段性成果，为实现质子对撞打下了坚实的基础．如题6-1图质子经过直线加速器加速后进入半径一定的环形加速器，在环形加速器中，质子每次经过位置A时都会被加速．当质子的速度达到要求后，再将它们分成两束引导到对撞轨道中，在对撞轨道中两束质子沿相反方向做匀速圆周运动，并最终实现对撞如题6-2图所示．质子在磁场的作用下做圆周运动．下列说法中正确的是 （　　 ）

A．质子在环形加速器中运动，轨道所处位置的磁场会逐渐减小

B．质子在环形加速器中运动，轨道所处位置的磁场始终保持不变

C．质子在对撞轨道中运动，轨道所处位置的磁场会逐渐减小

D．质子在对撞轨道中运动，轨道所处位置的磁场始终保持不变

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环形对撞机是研究高能粒子的重要装置。如图所示是环形对撞机的简化图，带电粒子在电压为U的直线加速器的电场中加速后注入对撞机的高真空圆环形状的空腔内，在匀强磁场中，做半径恒定的圆周运动带电粒子，且局限在环形空腔内运动。关于带电粒子的比荷，加速电压U和磁感应强度B以及粒子运动的周期T的关系，下列说法中正确的是：

A.对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大。

B.对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小。

C.对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期T越小。

D.对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期T都不变。

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正负电子对撞机是使正负电子以相同速率对撞（撞前速度在同一直线上的碰撞）并进行高能物理研究的实验装置（如图甲），该装置一般由高能加速器（同步加速器或直线加速器）、环形储存室（把高能加速器在不同时间加速出来的电子束进行积累的环形真空室）和对撞测量区（对撞时发生的新粒子、新现象进行测量）三个部分组成．为了使正负电子在测量区内不同位置进行对撞，在对撞测量区内设置两个方向相反的匀强磁场区域．对撞区域设计的简化原理如图乙所示：MN和PQ为足够长的竖直边界，水平边界EF将整个区域分成上下两部分，Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向内，Ⅱ区域的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B．现有一对正负电子以相同速率分别从注入口C和注入口D同时水平射入，在对撞测量区发生对撞．已知两注入口到EF的距离均为d，边界MN和PQ的间距为L，正电子的质量为m，电量为+e，负电子的质量为m，电量为-e．

（1）试判断从注入口C入射的是正电子还是负电子；

（2）若L=4d，要使正负电子经过水平边界EF一次后对撞，求正负电子注入时的初速度大小；

（3）若只从注入口C射入电子，间距L=13（2-）d，要使电子从PQ边界飞出，求电子射入的最小速率，及以此速度入射到从PQ边界飞出所需的时间．

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