高考物理带电粒子在磁场中的运动的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析.pdf

高考物理带电粒子在磁场中的运动的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析 一、带电粒子在磁场中的运动专项训练 1．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l v -0 0 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 m e 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 3 AB A′B′ U eU= mv2 R 、 间电压均为 ，且满足 。两磁场磁感应强度相同，半径均为 ，圆心 0 0 2 0 7 O O′ H= R 、 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 2 于真空中，忽略粒子间的相互作用及相对论效应。 (1) ( ) ν B 试求质子束经过加速电场加速后未进入磁场 的速度 和磁场磁感应强度 ； R (2) O OO′ 如果某次实验时将磁场 的圆心往上移了 ，其余条件均不变，质子束能在 连线 2 的某位置相碰，求质子束原来的长度 应该满足的条件。l 0 2mv  3 36 【答案】(1)v2v ；B 0 (2) l  0 eR 0 12 【解析】 【详解】 1 1 2 2 (1) eU  mv  mv 解： 对于单个质子进入加速电场后，则有： 0 2 2 0 3 又：eU  mv2 0 2 0 解得：v2v ； 0 OO P CO 根据对称，两束质子会相遇于 的中点 ，粒子束由 方向射入，根据几何关系可知 OP D C D K K K 必定沿 方向射出，出射点为 ，过 、 点作速度的垂线相交于 ，则 ，则 点即为 轨迹的圆心，如图所示，并可知轨迹半径r=R