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题文

正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图(1)所示(俯视图),位于水平面内的粗实线所示的圆环真空管道是正、负电子作圆运动的“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……,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,其余的用细虚线表示),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,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中粗虚线所示的轨道运动,这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的同一条直径的两端,如图(2)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,重力不计.求电磁铁内匀强磁场磁感应强度B的大小.

科目 物理   题型 综合题   难度 中等
知识点: 磁感应强度
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如图所示,一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置,圆轨道最低点与一条水平轨道相连,轨道都是光滑的。轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,场强为E。从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m的带正电的小球,为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动,求释放点A距圆轨道最低点B的距离s。已知小球受到的电场力大小等于小球重力的倍。

一条长为的丝线穿着两个质量均为的金属环A和B,将线的两端都系于同一点O(下图),当金属环带电后,由于静电斥力使丝线构成一等边三角形,此时两环处于同一水平面上,如不计环与丝线的摩擦,两环各带多少电量?

一个带正电的微粒,从A点射入水平方向的匀强电场中,微粒沿直线AB运动,如图所示,AB与电场线夹角θ=30°,已知带电微粒的质量,电量AB相距。(取g=10m/s2,结果保留二位有效数字)求:

(1)说明微粒在电场中运动的性质,要求说明理由。
(2)电场强度的大小和方向?
(3)要使微粒从A点运动到B点,微粒射入电场时的最小速度是多少?

如图所示,在的空间中,存在沿轴方向的匀强电场;在的空间中,存在沿轴负方向的匀强电场,场强大小也为。一电子处的P点以沿轴正方向的初速度v0开始运动,不计电子重力。求:

(1)电子的方向分运动的周期。
(2)电子运动的轨迹与y轴的各个交点中,任意两个交点的距离。

如图所示,两块长3cm的平行金属板AB相距1cm,并与300V直流电源的两极相连接,,如果在两板正中间有一电子(m=9×10-31kge=-1.6×10-19C),沿着垂直于电场线方向以2×107m/s的速度飞入,则

(1)电子能否飞离平行金属板正对空间?
(2)如果由AB分布宽1cm的电子带通过此电场,能飞离电场的电子数占总数的百分之几?

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