【題目】正、負(fù)電子從靜止開(kāi)始分別經(jīng)過(guò)同一回旋加速器加速后,從回旋加速器D型盒的邊緣引出后注入到正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)中。正、負(fù)電子對(duì)撞機(jī)置于真空中。在對(duì)撞機(jī)中正、負(fù)電子對(duì)撞后湮滅成為兩個(gè)同頻率的光子;匦铀倨D型盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為,回旋加速器的半徑為R,加速電壓為U;D型盒縫隙間的距離很小,帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)。電子的質(zhì)量為m、電量為e,重力不計(jì)。真空中的光速為c,普朗克常量為h。

1)求正、負(fù)電子進(jìn)入對(duì)撞機(jī)時(shí)分別具有的能量E及正、負(fù)電子對(duì)撞湮滅后產(chǎn)生的光子頻率v

2)求從開(kāi)始經(jīng)回旋加速器加速到獲得最大能量的過(guò)程中,D型盒間的電場(chǎng)對(duì)電子做功的平均功率

3)圖甲為正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的最后部分的簡(jiǎn)化示意圖。位于水平面的粗實(shí)線所示的圓環(huán)真空管道是正、負(fù)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的容器,正、負(fù)電子沿管道向相反的方向運(yùn)動(dòng),在管道內(nèi)控制它們轉(zhuǎn)變的是一系列圓形電磁鐵。即圖中的A1、A2、A4……An共有n個(gè),均勻分布在整個(gè)圓環(huán)上。每個(gè)電磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng),并且磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同,方向豎直向下。磁場(chǎng)區(qū)域的直徑為d。改變電磁鐵內(nèi)電流大小,就可以改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度。經(jīng)過(guò)精確調(diào)整,首先實(shí)現(xiàn)電子在環(huán)形管道中沿圖甲中粗虛線所示的軌道運(yùn)動(dòng),這時(shí)電子經(jīng)過(guò)每個(gè)電磁鐵時(shí)射入點(diǎn)和射出點(diǎn)都在電磁鐵的同一直徑的兩端,如圖乙所示。這就為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電子的對(duì)撞做好了準(zhǔn)備。求電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小

【答案】(1) , ;(2) (3)

【解析】

解:(1)正、負(fù)電子在回旋加速器中磁場(chǎng)里則有:

解得正、負(fù)電子離開(kāi)回旋加速器時(shí)的速度為:

正、負(fù)電子進(jìn)入對(duì)撞機(jī)時(shí)分別具有的能量:

正、負(fù)電子對(duì)撞湮滅時(shí)動(dòng)量守恒,能量守恒,則有:

正、負(fù)電子對(duì)撞湮滅后產(chǎn)生的光子頻率:

(2) 從開(kāi)始經(jīng)回旋加速器加速到獲得最大能量的過(guò)程,設(shè)在電場(chǎng)中加速次,則有:

解得:

正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為:

正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:

D型盒間的電場(chǎng)對(duì)電子做功的平均功率:

(3)設(shè)電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為,由幾何關(guān)系可得

解得:

根據(jù)洛倫磁力提供向心力可得:

電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】動(dòng)車把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上,使其既具有牽引動(dòng)力,又可以載客,而動(dòng)車組就是幾節(jié)自帶動(dòng)力的車廂動(dòng)車加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車廂拖車編成一組而成的.若動(dòng)車組在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)第一個(gè)60 m所用的時(shí)間是10 s,通過(guò)第二個(gè)60 m所用的時(shí)間是6 s.則

A.動(dòng)車組的加速度為1 m/s2,接下來(lái)的6 s內(nèi)的位移為78 m

B.動(dòng)車組的加速度為0.5 m/s2,接下來(lái)的6 s內(nèi)的位移為78 m

C.動(dòng)車組的加速度為0.5 m/s2,接下來(lái)的6 s內(nèi)的位移為96 m

D.動(dòng)車組的加速度為1 m/s2,接下來(lái)的6 s內(nèi)的位移為96 m

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】木塊AB分別重50 N60 N,它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25.夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2 cm,彈簧的勁度系數(shù)為400 N/m.系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng).現(xiàn)用F1 N的水平拉力作用在木塊B上,如圖所示,力F作用后

A. 木塊A所受摩擦力大小是8 N

B. 木塊A所受摩擦力大小是12.5 N

C. 木塊B所受摩擦力大小是9 N

D. 木塊B所受摩擦力大小是7 N

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】1)某同學(xué)用多用電表測(cè)量一定值電阻的阻值,把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×1”“×10”兩個(gè)不同擋位,經(jīng)正確操作,測(cè)量時(shí)指針偏轉(zhuǎn)分別為如圖中的位置a和位置b所示。則“×10”擋對(duì)應(yīng)指針位置_____(填ab),其電阻測(cè)量值為____Ω。

2)某同學(xué)準(zhǔn)備研究某電學(xué)元件的伏安特性,現(xiàn)有的電流表和電壓表內(nèi)阻未知,于是設(shè)計(jì)了如圖所示的電路圖。接通S1前,要將滑線變阻器的滑片C置于____(填AB);將S2置于位置1并合上S1,調(diào)節(jié)滑片C,使電壓表和電流表有一合適的指示值,記下這時(shí)的電壓值U1 和電流值I1,然后將S2置于位置2,記下U2I2。分別比較U1I1 U2、I2,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表示值有顯著增大,而電壓表示值幾乎不變,則說(shuō)明_______,S2應(yīng)接____(“1”或者“2”)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】ab兩種單色光分別照射處于基態(tài)的一群氫原子,用a光照射時(shí),氫原子輻射出6種不同頻率的光子,用b光照射時(shí),氫原子輻射出3種不同頻率的光子,則ab兩種單色光的特性下列說(shuō)法正確的是

A. 以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后,b光的側(cè)移量大

B. a、b兩種單色光分別照射同一光電管,且都產(chǎn)生了光電效應(yīng),則a光的遏止電壓大

C. a、b兩種單色光相遇能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

D. ab兩種單色光都能產(chǎn)生多普勒和偏振現(xiàn)象

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一輕彈簧下端固定在傾角為θ的固定斜面底端,彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)上端位于斜面上的B點(diǎn),B點(diǎn)以上光滑,B點(diǎn)到斜面底端粗糙,可視為質(zhì)點(diǎn)的物體質(zhì)量為m,從A點(diǎn)由靜止釋放,將彈簧壓縮到最短后恰好能被彈回到B點(diǎn).已知A、B間的距離為L,物體與B點(diǎn)以下斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則此過(guò)程中(  )

A.克服摩擦力做的功為mgLsin θ

B.彈簧的最大壓縮量為

C.物體的最大動(dòng)能一定等于mgLsin θ

D.彈性勢(shì)能的最大值為mgLsin θ(1)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,區(qū)域Ⅰ內(nèi)有電場(chǎng)強(qiáng)度為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng);區(qū)域Ⅱ中有一光滑絕緣圓弧軌道,軌道半徑為R,軌道在A點(diǎn)的切線與水平方向成60°角,在B點(diǎn)的切線與豎直線CD垂直;在Ⅲ區(qū)域內(nèi)有一寬為d的有界勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知,方向水平向右。一質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小球(可看做質(zhì)點(diǎn))從左邊界的O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入?yún)^(qū)域Ⅰ,恰好從A點(diǎn)沿圓弧軌道切線進(jìn)入軌道且恰好不能從電場(chǎng)右邊界穿出,求:

(1)OM的長(zhǎng)L;

(2)區(qū)域Ⅲ中電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E;

(3)小球到達(dá)區(qū)域Ⅲ中電場(chǎng)的右邊界上的點(diǎn)與OO的距離s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】圖中虛線為一組間距相等的同心圓,圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷。一帶點(diǎn)粒子以一定初速度射入電場(chǎng),實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是

A. 電勢(shì)

B. 電勢(shì)差

C. 粒子在點(diǎn)的加速度最大

D. 粒子由點(diǎn)到點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由點(diǎn)到點(diǎn)的動(dòng)能變化

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示的電路,將兩個(gè)相同的電流表分別改裝成A1(0-3A)A2(0-0.6A)的電流表,把兩個(gè)電流表并聯(lián)接入電路中測(cè)量電流強(qiáng)度,則下列說(shuō)法正確的是(

A. A2的指針還沒(méi)半偏時(shí),A1的指針已經(jīng)半偏

B. A1的指針還沒(méi)半偏時(shí),A2的指針已經(jīng)半偏

C. A1的讀數(shù)為1A時(shí),A2的讀數(shù)為0.6A

D. A1的讀數(shù)為1A時(shí),干路的電流I1.2A

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