【題目】電子感應(yīng)加速器利用變化的磁場(chǎng)來(lái)加速電子.電子繞平均半徑為R的環(huán)形軌道(軌道位于真空管道內(nèi))運(yùn)動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與環(huán)形軌道平面垂直。電子被感應(yīng)電場(chǎng)加速,感應(yīng)電場(chǎng)的方向與環(huán)形軌道相切.電子電荷量為e。

(1)設(shè)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)形軌道上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的增加率為,求在環(huán)形軌道切線方向感應(yīng)電場(chǎng)作用在電子上的力;

(2)設(shè)環(huán)形軌道平面上的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的增加率為,試導(dǎo)出在環(huán)形軌道切線方向感應(yīng)電場(chǎng)作用在電子上的力與的關(guān)系;

(3)為了使電子在不斷增強(qiáng)的磁場(chǎng)中沿著半徑不變的圓軌道加速運(yùn),求之間必須滿(mǎn)足的定量關(guān)系.

【答案】(1)F=eR(2) F=eR(3)=

【解析】

(1)設(shè)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓軌道上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與環(huán)面垂直。由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得

evB=m

設(shè)在圓軌道切線方向作用在電子上作用力為F,按照動(dòng)量定理有

Ft=(mv)

由①②式得

F=eR

(2)按照法拉第電磁感應(yīng)定律,在電子運(yùn)動(dòng)的圓軌道上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

ξ=

式中圓軌道所張的面上的磁通量Ф

Ф=πR2

這里,為圓軌道所張的面上的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度。由④⑤式得

ξ=πR2

考慮電子運(yùn)行一圈感應(yīng)電場(chǎng)所做的功,由電動(dòng)勢(shì)的定義可得

ξ=2πRE  ⑦

電子在圓軌道切向所受到的力為

F=qE

由⑥⑦⑧式得,

F=eR

(3)③和⑨式所表示的是同樣的力的大小.聯(lián)立③⑨式得

=

這就是為了使電子在不斷增強(qiáng)的磁場(chǎng)中沿著半徑不變的圓軌道加速運(yùn)動(dòng),之間必須滿(mǎn)足的定量關(guān)系.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】A、B兩輛汽車(chē)在筆直的公路上同向行駛。當(dāng) B車(chē)在A車(chē)前84 m處時(shí),B車(chē)速度為4 m/s,且正以2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng);經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,B車(chē)加速度突然變?yōu)榱恪?/span>A車(chē)一直以20 m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)12 s后兩車(chē)相遇。問(wèn)B車(chē)加速行駛的時(shí)間是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一木塊位于光滑的水平桌面上,木塊上固連一支架,木塊與支架的總質(zhì)量為M.一擺球掛于支架上,擺球的質(zhì)量為m,擺線的質(zhì)量不計(jì).初始時(shí),整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).一質(zhì)量為m的子彈以大小為v0、方向垂直于圖面向里的速度射人擺球并立即停留在球內(nèi),擺球和子彈便一起開(kāi)始運(yùn)動(dòng).已知擺線最大的偏轉(zhuǎn)角小于90°,在小球往返運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺線始終是拉直的,木塊未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).

i.求擺球上升的最大高度.

ii.求木塊的最大速率.

iii.求擺球在最低處時(shí)速度的大小和方向.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】從左至右在同一水平地面上依次有3個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c,且三者共線,ab相距l1,bc相距l2.現(xiàn)同時(shí)將它們從其初始位置拋出.已知質(zhì)點(diǎn)b以初速度v0豎直上拋,質(zhì)點(diǎn)c以某一初速度豎直上拋.設(shè)在這3個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,a能碰到質(zhì)點(diǎn)bc;并假設(shè)質(zhì)點(diǎn)a的質(zhì)量遠(yuǎn)大于質(zhì)點(diǎn)b的質(zhì)量,且ab碰撞時(shí)間極短.求質(zhì)點(diǎn)c的初速度vc和質(zhì)點(diǎn)a的初速度所滿(mǎn)足的條件。所求的結(jié)果均用題中的已知量表示出來(lái)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為0. 5kg物塊從光滑斜面上的A點(diǎn)靜止開(kāi)始下滑,經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后進(jìn)入水平面,最后停在C點(diǎn)。利用速度傳感器測(cè)量物體每隔1s的瞬時(shí)速度值,有關(guān)數(shù)據(jù)由下表列出。取重力加速度g10m/s2,認(rèn)為物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度的大小不變。求

t/s

0

1

2

3

4

5

6

v/m·s-1

0

4

8

12

12

10

8

1)物塊從A滑行到C的時(shí)間;

2)物塊滑行過(guò)程中的最大速度;

3)物塊在水平面上的位移大小。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的木塊P在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板ab上滑行,長(zhǎng)木板放在水平地面上一直處于靜止?fàn)顟B(tài).若長(zhǎng)木板ab與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,木塊P與長(zhǎng)木板ab間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,則長(zhǎng)木板ab受到地面的摩擦力大小為()

A. μ1Mg B. μ1m+Mg

C. μ2mg D. μ1Mg+μ2mg

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】探究求合力的方法實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用兩把彈簧秤將橡皮筋的端點(diǎn)拉到點(diǎn) O,作出這兩個(gè)拉力 F1、F2 的圖示(圖甲),然后用一把彈簧秤將橡皮筋的端點(diǎn)仍然拉到 O,彈簧秤示數(shù) F 如圖乙所示.

1)彈簧秤的示數(shù) F_____N;

2)請(qǐng)幫他在圖甲中畫(huà)出力 F 的圖示(圖中 a 為記錄 F 方向時(shí)所記錄的一點(diǎn));

_______

3)該同學(xué)用虛線把 F 的箭頭末端分別與 F1F2 的箭頭末端連起來(lái).他觀察圖形后受到了 啟發(fā).你認(rèn)為他緊接著應(yīng)進(jìn)行的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟是________

A 整理實(shí)驗(yàn)器材

B 提出求合力方法的猜想

C 改變 F1、F2 的大小和方向,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)

D 與同學(xué)交流討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出結(jié)論.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】嫦娥一號(hào)探月衛(wèi)星在空中運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化示意圖如圖所示.衛(wèi)星由地面發(fā)射后,經(jīng)過(guò)發(fā)射軌道進(jìn)入停泊軌道,在停泊軌道經(jīng)過(guò)調(diào)速后進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,再次調(diào)速后進(jìn)入工作軌道.已知衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運(yùn)行半徑分別為RR1,地球半徑為r,月球半徑為r1,地球表面重力加速度為g,月球表面重力加速度為.求:

(1)衛(wèi)星在停泊軌道上運(yùn)行的線速度;

(2)衛(wèi)星在工作軌道上運(yùn)行的周期.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)用如圖甲、乙所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。

1)在圖甲所示的實(shí)驗(yàn)中,用小錘擊打彈性金屬片后,A球沿水平方向拋出,做平拋運(yùn)動(dòng),同時(shí)B球被釋放,做自由落體運(yùn)動(dòng)。分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小球總是同時(shí)落地,該現(xiàn)象說(shuō)明_____;

2)在圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,鋼球從斜槽M上釋放,鋼球飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)。在裝置中有一個(gè)水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板N,鋼球飛出后落在擋板上。實(shí)驗(yàn)前,先將一張白紙和復(fù)寫(xiě)紙固定在裝置的背板上。鋼球落到擋板上后,就會(huì)擠壓復(fù)寫(xiě)紙,在白紙上留下印跡;上下調(diào)節(jié)擋板,多次實(shí)驗(yàn),就會(huì)在白紙上記錄鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡上的多個(gè)位置。最后用平滑曲線將這些印跡連接起來(lái),就可得到鋼球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡;圖丙所示即為得到的一條軌跡,任取--點(diǎn)O建立直角坐標(biāo)系,在軌跡上取AB、C三個(gè)點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)間的水平和豎直距離分別為、;;、。

①本實(shí)驗(yàn)在操作過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)有___。(至少寫(xiě)出兩條)

②根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,取A、BC三個(gè)點(diǎn)時(shí)在豎直方向上應(yīng)滿(mǎn)足___,若水平方向上滿(mǎn)足____,則說(shuō)明_____。

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