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高中物理
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综合题
1.
(2022高三上·浙江月考)
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
同时从左、右两侧入口射入加速电场,经过相同的一段距离后射入垂直纸面的圆形匀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AB、A'B'间电压均为
, 且满足
. 两磁场磁感应强度相同,半径均为
, 圆心O、O'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
;整个装置处于真空中,忽略粒子间的相互作用及相对论效应.
(1) 试求质子束经过加速电场加速后(未进入磁场)的速度
和长度
;
(2) 试求出磁场磁感应强度
和粒子束可能发生碰撞的时间
;
(3) 若某次实验时将磁场O的圆心往上移了
, 其余条件均不变,则质子束能否相碰?若不能,请说明理由;若能,请说明相碰的条件及可能发生碰撞的时间
.
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