题目内容

正负电子对撞机的最后一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A1A2A3……共n个,均匀分布在整个圆环上(图中只示意性地用细实线画了几个,其余用细虚线表示).每个电磁铁内的磁场都是匀强磁场,并且磁感应强度都相同,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,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,首先使电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动.这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都是在磁铁的同一条直径的两端,如图乙所示.这就进一步为实现正、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,重力不计,求磁铁内匀强磁场的磁感应强度B的大小.

答案:
解析:

(1)

解:正电子逆时针方向旋转,电子顺时针方向旋转.…………………………(4分)

(2)

由几何关系:R

qBv,得Bsin.…………………………………………(8分)


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