大型强子对撞器LHC（Large Hadron Collider）是一座欧洲核子研究组织C...

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大型强子对撞器LHC（Large Hadron Collider）是一座欧洲核子研究组织CERN的粒子加速器与对撞机，加速管中的单个质子具有的能量为7 TeV（7×1012电子伏），此能量最接近
A. 一只蜗牛爬行时的动能　　 B. 辽宁舰正常行驶时的动能
C. 手机充满1次电消耗的电能　　 D. 家用空调工作1h消耗的电能

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欧洲大型强子对撞机（Large Hadron Collider）简称LHC，于2009年9月重新启动，这将有望揭露自然界最基本的秘密．LHC位于瑞士、法国边境地区的地下100m深的坏形隧道中，周长26.659km（约27km）．在LHC进行的质子-质子碰撞中，每个质子的能量为7TeV（7×10¹²eV）．
（1）目前认为，质子是由u夸克和d夸克组成，u夸克带电量为，d夸克带电量为，e为元电荷．则质子有______个u夸克和______个d夸克组成．
（2）LHC能把数以百万计的质子加速到接近光速（光速的99.99%）．这些接近光速的质子对撞后，会创造出1百多亿年前与宇宙大爆炸之后万亿分之一秒时的状态类似的条件，科学家期望能从中发现“反物质”以及占宇宙质量96%的暗物质和暗能量的踪迹，从而揭开宇宙起源之谜．反物质是由反粒子组成，若有反α粒子，则它的质量数为______，电荷数为______．
（3）假设科学家发现了某种反粒子，采用如图的装置来测定这种反粒子的比荷（电荷量与质量之比），真空管内的K发出的反粒子（不计初速、重力和粒子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O₁O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域．当极板间不加偏转电压时，反粒子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L₁，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L₂（如图所示）．
①求打在荧光屏O点的反粒子速度的大小．
②推导出反粒子的比荷的表达式．

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2010年11月17日欧洲核子研究中心的科学家通过大型强子对撞机俘获了少量反氢原子。反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子具有相同的质量，且带有等量异种电荷．反氢原子和氢原子具有相同的能级，其原子能级如图所示．根据玻尔原子结构理论，反氢原子n=3轨道处的电势比n=4轨道处的电势______（选填“高”或“低”）；正电子处在n=3轨道上运动的动能比处在n=4轨道上的动能______（选填“大”或“小”）．

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(6分)欧洲大型强子对撞机是现在世界上体积最大、能量最高的加速器，是一种将粒子加速对撞的高能物理设备．该设备能把数以万计的粒子加速到相当于光速的99.9%，粒子流每秒可在隧道内狂飙11 245圈，单束粒子能量可达7万亿电子伏．则下列说法中错误的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度不能达到光速
B．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够达到光速
C．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够超过光速
D．粒子高速运动时的质量大于静止时的质量
E．粒子高速运动时的质量小于静止时的质量

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欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，其原理可简化如下：两束横截面积极小长度为质子束以初速度同时从左、右两侧入口射入加速电场，经过相同的一段距离后射入垂直纸面的圆形匀强磁场区域并被偏转，最后两质子束发生相碰。已知质子质量为，电量为；加速极板AB、A'B'间电压均为，且满足。两磁场磁感应强度相同，半径均为，圆心O、O'在质子束的入射方向上，其连线与质子入射方向垂直且距离为；整个装置处于真空中，忽略粒子间的相互作用及相对论效应。
（1）试求质子束经过加速电场加速后（未进入磁场）的速度和长度；
（2）试求出磁场磁感应强度和粒子束可能发生碰撞的时间；
（3）若某次实验时将磁场O的圆心往上移了，其余条件均不变，则质子束能否相碰？若不能，请说明理由；若能，请说明相碰的条件及可能发生碰撞的时间。

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欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，其原理可简化如下：两束横截面积极小，长度为l-0质子束以初速度v0同时从左、右两侧入口射入加速电场，出来后经过相同的一段距离射入垂直纸面的圆形匀强磁场区域并被偏转，最后两质子束发生相碰。已知质子质量为m，电量为e；加速极板AB、A′B′间电压均为U0，且满足eU0=mv02。两磁场磁感应强度相同，半径均为R，圆心O、O′在质子束的入射方向上，其连线与质子入射方向垂直且距离为H=R；整个装置处于真空中，忽略粒子间的相互作用及相对论效应。
(1)试求质子束经过加速电场加速后(未进入磁场)的速度ν和磁场磁感应强度B；
(2)如果某次实验时将磁场O的圆心往上移了，其余条件均不变，质子束能在OO′ 连线的某位置相碰，求质子束原来的长度l0应该满足的条件。

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据报导，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的99.9%，单束粒子能量可达到7万亿电子伏特。下列说法正确的是
A．如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速
B．如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速
C．粒子高速运动时质量大于静止时的质量
D．粒子高速运动时质量小于静止时的质量

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大型强子对撞机是研究高能粒子的重要工具，同种物质的正反粒子由静止开始经电压为U的直线加速器加速后，沿切线方向进入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为B，两种粒子在环形空腔内沿相反方向作半径为r的匀速圆周运动，进而实现碰撞。下列说法正确的是
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，粒子运动的周期越大
D．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变

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位于法瑞两国边境的欧洲大型强子对撞机，在2011年11月份发生惊天一“撞”，在地下百米深处、周长27公里的环形隧道内，两股质子束以接近光速水平（能量达3.5 万亿电子伏）迎面相撞，产生了一个温度为太阳核心温度100万倍的火球，实验的成功将开启粒子物理学研究的新世纪，参与这个项目的英国科学家热烈庆祝了这个具有里程碑意义的实验，欧洲核子研究中心指出，对撞实验产生了“迷你”版本的宇宙大爆炸（模拟出137亿年前宇宙大爆炸之初的“万物原点”）．如图分别是该次对撞的“电脑效果图”和“大型强子对撞机内部实物图”，下列关于强子对撞机的说法正确的是（）

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．当被加速的粒子质量不同时，对应的磁感应强度一定不同
C．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小
D．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变
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欧洲强子对撞机在2010年初重新启动，并取得了将质子加速到1.18万亿ev的阶段成果，为实现质子对撞打下了坚实的基础。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（图1），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（图2）。质子是在磁场的作用下才得以做圆周运动的。下列说法中正确的是（）
A. 质子在环形加速器中运动时，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时，轨道所处位置的磁场始终保持不变
C. 质子：在对撞轨道中运动时，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时，轨道所处位置的磁场始终保持不变

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