【題目】麥克斯韋電磁理論認(rèn)為:變化的磁場會在其周圍空間激發(fā)一種電場,這種電場與靜電場不同,稱為感生電場或渦旋電場,如圖甲所示。

(1)若圖甲中磁場B隨時間tB=B0+ktB0、k均為正常數(shù))規(guī)律變化,形成渦旋電場的電場線是一系列同心圓,單個圓上形成的電場場強大小處處相等。將一個半徑為r的閉合環(huán)形導(dǎo)體置于相同半徑的電場線位置處,導(dǎo)體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向運動,產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。求:

a. 環(huán)形導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢E大。

b. 環(huán)形導(dǎo)體位置處電場強度E大小。

(2)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖乙所示,圖的上部分為側(cè)視圖,上、下為電磁鐵的兩個磁極,磁極之間有一個環(huán)形真空室,電子在真空室中做圓周運動。圖的下部分為真空室的俯視圖,電子從電子槍右端逸出,當(dāng)電磁鐵線圈電流的大小與方向變化滿足相應(yīng)的要求時,電子在真空室中沿虛線圓軌跡運動,不斷地被加速。

若某次加速過程中,電子圓周運動軌跡的半徑為R,圓形軌跡上的磁場為B1,圓形軌跡區(qū)域內(nèi)磁場的平均值記為(由于圓形軌跡區(qū)域內(nèi)各處磁場分布可能不均勻, 即為穿過圓形軌道區(qū)域內(nèi)的磁通量與圓的面積比值)。電磁鐵中通有如圖丙所示的正弦交變電流,設(shè)圖乙裝置中標(biāo)出的電流方向為正方向。

a. 在交變電流變化一個周期的時間內(nèi),分析說明電子被加速的時間范圍;

b. 若使電子被控制在圓形軌道上不斷被加速,B1之間應(yīng)滿足B1= 的關(guān)系,請寫出你的證明過程。

【答案】(1)a: b:

(2)a: 磁場向上增強才能滿足在圓周上的加速,因此根據(jù)圖3可知只能在第一個四分之一周期加速。

b:

【解析】1a、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得

因為,所以:

b、由 ,

所以

2aB1是由同一個電流產(chǎn)生的,因此磁場方向總相同;

由圖2可知:B1處的磁場向上才可能提供做圓周運動的向心力(時間0);

由圖2可知:感生電場的電場線方向順時針電子才可能加速,所以可以是向上增強(時間0T)或向下減弱(時間TT);

綜上三點可知:磁場向上增強才能滿足在圓周上的加速,因此根據(jù)圖3可知只能在第一個四分之一周期加速。

b.做圓周運動的向心力由洛倫茲力提供:設(shè)某時刻電子運動的速度為v

由(1)問中的b結(jié)論可得,此時軌道處的感生電場場強大小

所以: ,

因為t=0時: ,所以有

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于斜拋運動,下列說法中正確的是(  ).

A.物體拋出后,速度增大,加速度減小

B.物體拋出后,速度先減小,再增大

C.物體拋出后沿著軌跡的切線方向,先做減速運動,再做加速運動,加速度始終沿著切線方向.

D.斜拋物體的運動是勻變速曲線運動

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】20121025日,我國第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星升空,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是繼美GPS和俄GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。這些衛(wèi)星含有中地球軌道衛(wèi)星、地球靜止軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。其中地球靜止軌道衛(wèi)星是位于赤道上空的同步衛(wèi) 星,傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面有一定的夾角,其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同。則以下關(guān)于傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的說法正確的是

A. 它的軌道髙度比位于赤道上空的同步衛(wèi)星的軌道高度低

B. 它的運行速度比位于赤道上空的同步衛(wèi)星的運行速度大

C. 它的向心加速度大小和位于赤道上空的同步衛(wèi)星的向心加速度大小相等

D. 該衛(wèi)星始終位于地球表面某個點的正上方

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】最近北京的馬路邊出現(xiàn)了某種新型的共享單車,如圖甲所示,這種單車外觀結(jié)構(gòu)簡單,沒有鏈條,但單車質(zhì)量比普通自行車大,達到了25 kg。如圖乙所示,單車的車鎖內(nèi)集成了嵌入式芯片、GPS模塊和SIM卡等,便于監(jiān)控單車在路上的具體位置,實現(xiàn)防盜。同時手機APP上有定位系統(tǒng),也能隨時了解單車的實時位置;手機還可以通過掃描二維碼自動開鎖,關(guān)鎖后APP就顯示計時、計價等信息。此外,單車能夠在騎行過程中為車內(nèi)電池充電,滿足定位和自動開鎖等過程中的用電。根據(jù)以上信息下列說法不正確的是

A. 單車比普通自行車運動狀態(tài)更容易改變

B. 單車某個時刻的準(zhǔn)確位置信息是借助通訊衛(wèi)星定位確定的

C. 單車是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)充電的

D. 單車和手機之間是利用電磁波傳遞信息的

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2011130,俄羅斯地面飛行控制中心發(fā)布消息說進步”M09M貨運飛船于北京時間1038分與國際空間站成功對接.如圖是采用動力學(xué)方法測量空間站質(zhì)量的原理圖.假設(shè)貨運飛船的質(zhì)量為3 200 kg,其尾部推進器提供的平均推動力為900 N在飛船與空間站對接后,推進器工作8 s后測出飛船和空間站的速度變化是 1.0 m/s.求:

(1) 空間站的質(zhì)量.

(2) 飛船對空間站的作用力大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】“天舟一號”貨運飛船于2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空,與“天宮二號”空間實驗室對接前,“天舟一號”在距離地面約380 km的圓軌道上飛行,則其( )

A. 角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度

B. 線速度小于第一宇宙速度

C. 周期小于地球自轉(zhuǎn)周期

D. 向心加速度小于地面的重力加速度

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某物體從一個固定斜面的頂端勻速滑到底端,在這個過程中( )

A重力對物體做正功

B彈力對物體做正功

C摩擦力對物體做負功

D合力對物體做正功

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,粗糙水平圓盤上,質(zhì)量相等的A、B兩物塊疊放在一起,隨圓盤一起做勻速圓周運動,設(shè)物體間最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等,則下列說法正確的是

A. B的向心力是A2

B. 盤對B的摩擦力是BA的摩擦力的2

C. A有沿半徑向外滑動的趨勢,B有沿半徑向內(nèi)滑動的趨勢

D. 增大圓盤轉(zhuǎn)速,發(fā)現(xiàn)AB一起相對圓盤滑動,則A、B之間的動摩擦因數(shù)大于B與盤之間的動摩擦因數(shù)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在驗證機械能守恒定律的實驗中,某同學(xué)利用圖甲中器材進行實驗,正確地完成實驗操作后,得到一條點跡清晰的紙帶,如圖乙所示.在實驗數(shù)據(jù)處理中,某同學(xué)取A、B兩點來驗證實驗.已知打點計時器每隔0.02 s打一個點,g9.8 m/s2,圖中測量結(jié)果記錄在下面的表格中.

項目

x1/cm

A點瞬時速度/(m·s1)

x2/cm

B點瞬時速度/ (m·s1)

A、B兩點間距離/cm

數(shù)據(jù)

3.92

0.98

12.80

50.00

(1)觀察紙帶,可知連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的________(選填”)

(2)將表格中未填項目填寫完整;

(3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6 kg,那么在從AB運動過程中,動能的增加量為_______J,重力勢能的減少量為_______J.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案