Question

20．歐洲強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)于2010年初重新啟動(dòng)后取得了將質(zhì)子加速到1.18萬(wàn)億電子伏的階段性成果，為實(shí)現(xiàn)質(zhì)子對(duì)撞打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)．如圖甲所示，質(zhì)子經(jīng)過(guò)直線加速器后進(jìn)入半徑一定的環(huán)形加速器，在環(huán)形加速器中，質(zhì)子每次經(jīng)過(guò)位置A時(shí)都會(huì)被加速，當(dāng)質(zhì)子的速度達(dá)到要求后，再將它們分成兩束引導(dǎo)到對(duì)撞軌道中，在對(duì)撞軌道中兩束質(zhì)子沿相反方向在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)撞，如圖乙所示．下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所在位置的磁場(chǎng)會(huì)逐漸減弱
• B． 質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所在位置的磁場(chǎng)始終保持不變
• C． 質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所在位置的磁場(chǎng)會(huì)逐漸減弱
• D． 質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所在位置的磁場(chǎng)始終保持不變

Answer 1

分析 在環(huán)形加速器中速率越來(lái)越大，而在對(duì)撞軌道粒子速率不變，運(yùn)用半徑公式逐項(xiàng)分析即可分析出磁場(chǎng)的變化．

解答 解：
設(shè)之子電量為q，速率為v，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，質(zhì)子質(zhì)量為m，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R
根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得：qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$⇒R=$\frac{mv}{qB}$
A、B：質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著加速v逐漸增大，根據(jù)半徑公式R=$\frac{mv}{qB}$要想保證R不變，軌道所在位置的磁場(chǎng)就應(yīng)該逐漸增大，故A、B選項(xiàng)均錯(cuò)誤
C、D：質(zhì)子在對(duì)撞軌道中做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，R、v、q、m均不變，所以根據(jù)半徑公式R=$\frac{mv}{qB}$分析可知軌道所在位置的磁場(chǎng)始終保持不變，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確
故選：D

點(diǎn)評(píng) 本題難度不大，考查公式的定性運(yùn)用，認(rèn)真讀懂題中裝置，建立出最簡(jiǎn)單的物理模型，運(yùn)用洛倫茲力提供向心力得到的半徑公式