题目内容

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的圆环形真空管是正、负电子做圆周运动的“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A1,A2,A3,…,An共有n个,均匀分布在整个圆环上,每个电磁铁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虚线所示的轨迹运动,这时电子经过每个磁场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,这就进一步为实现正、负电子对撞作好了准备.

(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.

答案:
解析:

解:(1)正电子沿逆时针方向运动,负电子沿顺时针方向运动

解:(1)正电子沿逆时针方向运动,负电子沿顺时针方向运动.(2)电子每经过一个电磁铁,偏转角度为θ=,射入电磁铁时与通过射入点的直径夹角为θ/2,电子在电磁铁内做圆周运动的半径为R=.由作出的图形可知:sin,则B=.


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