【題目】變化的磁場可以激發(fā)感生電場，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備．它的基本原理如圖所示，上、下為兩個電磁鐵，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室內(nèi)做圓周運動．電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，在兩極間產(chǎn)生一個由中心向外逐漸減弱、而且變化的磁場，這個變化的磁場又在真空室內(nèi)激發(fā)感生電場，其電場線是在同一平面內(nèi)的一系列同心圓，產(chǎn)生的感生電場使電子加速．圖甲中上部分為側(cè)視圖、下部分為俯視圖．已知電子質(zhì)量為、電荷量為，初速度為零，電子圓形軌道的半徑為．穿過電子圓形軌道面積的磁通量隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，在時刻后，電子軌道處的磁感應(yīng)強度為，電子加速過程中忽略相對論效應(yīng)．

(1)求在時刻后，電子運動的速度大��；

(2)求電子在整個加速過程中運動的圈數(shù)；

(3)電子在半徑不變的圓形軌道上加速是電子感應(yīng)加速器關(guān)鍵技術(shù)要求．試求電子加速過程中電子軌道處的磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律．當磁場分布不均勻時，可認為穿過一定面積的磁通量與面積的比值為平均磁感應(yīng)強度．請進一步說明在電子加速過程中，某一確定時刻電子軌道處的磁感應(yīng)強度與電子軌道內(nèi)的平均磁感應(yīng)強度的關(guān)系．

【答案】(1) (2) (3)

【解析】試題分析：（1）在t0時刻后，電子軌道處的磁感應(yīng)強度為B0，電子在磁場中作勻速圓周運動，受到洛倫茲力等于向心力

（2）加速后電子的動能為①

感生電場的感應(yīng)電動勢②

電子加速運動一圈獲得的能量為③

電子在整個加速過程中運動的圈數(shù)為④

聯(lián)立①②③④得

（3）感生電場的電場強度⑤

電子加速的加速度⑥

t時刻電子的速度為⑦

此時電子作圓周運動時受到洛倫茲力等于向心力⑧

聯(lián)立②⑤⑥⑦⑧得⑨

t時刻的電子軌道內(nèi)的磁通量為

t時刻的電子軌道內(nèi)的平均磁感應(yīng)強度為⑩

所以由⑨⑩得，t時刻電子軌道處的磁感應(yīng)強度與電子軌道內(nèi)的平均磁感應(yīng)強度的關(guān)系為

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】橫截面為直角三角形的兩個相同斜面緊靠在一起，固定在水平面上，如圖所示。它們的豎直邊長都是底邊長的一半�，F(xiàn)有三個小球從左邊斜面的頂點以不同的初速度向右平拋，最后落在斜面上，其落點分別是a、b、c 。下列判斷正確的是( )

A. 三小球比較，落在a點的小球飛行時間最短

B. 三小球比較，落在c點的小球飛行過程速度變化最大

C. 三小球比較，落在c點的小球飛行過程速度變化最快

D. 無論小球拋出時初速度多大，落到斜面上的瞬時速度都不可能與斜面垂直

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學做“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”實驗。

（1）他采用如圖所示的實驗電路進行測量。圖中給出了做實驗所需要的各種儀器，請你按電路圖把它們連成實驗電路______。

（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出U-I圖象，如圖所示，蓄電池的電動勢E=____ V，內(nèi)電阻r = ____Ω.

（3）這位同學對以上實驗進行了誤差分析。其中正確的是___________。

A.實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，主要是由于電壓表的分流作用

B.實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，主要是由于電流表的分壓作用

C.實驗測出的電動勢小于真實值

D.實驗測出的內(nèi)阻大于真實值

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在光滑的水平面上放有兩個小球和，其質(zhì)量，球上固定一輕質(zhì)彈簧．若將球以速度去碰撞靜止的球，下列說法中正確的是（ ）

A. 當彈簧壓縮量最大時，兩球速率都最小

B. 當彈簧恢復(fù)原長時，球速率最大

C. 當球速率為零時，球速率最大

D. 當球速率最大時，彈簧彈性勢能不為零

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】(1)某同學利用如圖甲所示的多用電表測量一個定值電阻的阻值，圖中、為可調(diào)節(jié)的部件．該同學的部分操作步驟如下：

①將選擇開關(guān)調(diào)到電阻擋的“”位置．

②將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔，把兩筆尖相互接觸，調(diào)節(jié)“”，使電表指針指向電阻擋的“刻線”．

③將紅、黑表筆的筆尖分別與電阻兩端接觸，發(fā)現(xiàn)多用電表的示數(shù)如圖乙所示，為了較準確地進行測量，應(yīng)將選擇開關(guān)調(diào)到電阻擋的________（選填“”或“”）位置．然后__________________．

(2)在使用多用表的歐姆擋測量電阻時，下列說法正確的是__________________．（單選）

A．雙手捏住兩表筆金屬桿，測量值將偏大

B．將選擇開關(guān)調(diào)到“”位置，測量時發(fā)現(xiàn)指針位于與正中間，則測量值小于

C．多用電表內(nèi)的電池使用時間太長，電池的電動勢會變小，雖能完成調(diào)零，但測量值將比真實值略小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學利用電流傳感器研究電容器的放電過程，他按如圖1所示連接電路．先使開關(guān)S接1，電器容很快充電完畢．然后將開關(guān)擲向2，電容器通過R放電，傳感器將電流信息傳入計算機，屏幕上顯示出電流隨時間變化的I—t曲線如圖2所示．他進一步研究滑動變阻器的阻值變化對曲線的影響，斷開S，先將滑片P向右移動一段距離，再重復(fù)以上操作，又得到一條I—t曲線．關(guān)于這條曲線，下列判斷正確的是(　 )

A. 曲線與時間坐標軸所圍面積將增大

B. 曲線與時間坐標軸所圍面積不變

C. 曲線與縱軸交點的位置將向上移動

D. 曲線與縱軸交點的位置將向下移動

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖是簡化的多用表電路圖，設(shè)表頭G的滿偏電流為Ig=200μA，內(nèi)阻為Rg=100Ω，回答下列問題：

（1）測量時，公共端插入____(填“紅”或者“黑”)表筆，____(在“1、2、3、4、5”中選)為電阻測量端；

（2）若轉(zhuǎn)換開關(guān)接“1”時，量程為I1=10mA，轉(zhuǎn)換開關(guān)接“2”時，量程為I2=1mA，則R1=____Ω，R2=____Ω；

（3）一多用電表的電阻擋有三個倍率，分別是×1、×10、×100.用×10擋測量某電阻時，操作步驟正確，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，為了較準確地進行測量，應(yīng)換到____擋，如果換擋后立即用表筆連接待測電阻進行讀數(shù)，那么缺少的步驟是__________________________________________；

（4）多用電表使用完畢，選擇開關(guān)打到_______擋。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一根電阻為R=0.6Ω的導(dǎo)線彎成一個圓形線圈，圓半徑r=1m，圓形線圈質(zhì)量m=1kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直于線圈平面B=0.5T的勻強磁場。若線圈以初動能E0=5J沿x軸方向滑進磁場，當進入磁場0.5m時，線圈中產(chǎn)生的電能為Ee=3J。求：

（1）此時線圈的運動速度

（2）此時線圈與磁場左邊緣兩交接點間的電壓

（3）此時線圈加速度大小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示,R1為定值電阻,R2為可變電阻,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)阻,以下說法中不正確的是(　　)

A. 當R2=r時,R2上獲得最大功率

B. 當R2=R1+r時,R1上獲得最大功率

C. 當R2=0時,R1上獲得最大功率

D. 當R2=0時,電源的輸出功率最大

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