【題目】麥克斯韋電磁理論認(rèn)為:變化的磁場(chǎng)會(huì)在其周?chē)臻g激發(fā)一種電場(chǎng),這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同,稱(chēng)為感生電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng),如圖甲所示。

(1)若圖甲中磁場(chǎng)B隨時(shí)間tB=B0+ktB0、k均為正常數(shù))規(guī)律變化,形成渦旋電場(chǎng)的電場(chǎng)線是一系列同心圓,單個(gè)圓上形成的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等。將一個(gè)半徑為r的閉合環(huán)形導(dǎo)體置于相同半徑的電場(chǎng)線位置處,導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在感生電場(chǎng)的作用下做定向運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說(shuō)導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。求:

a. 環(huán)形導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E大;

b. 環(huán)形導(dǎo)體位置處電場(chǎng)強(qiáng)度E大小。

(2)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)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(gè)磁極,磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室,電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。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(mǎn)足相應(yīng)的要求時(shí),電子在真空室中沿虛線圓軌跡運(yùn)動(dòng),不斷地被加速。

若某次加速過(guò)程中,電子圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑為R,圓形軌跡上的磁場(chǎng)為B1,圓形軌跡區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的平均值記為(由于圓形軌跡區(qū)域內(nèi)各處磁場(chǎng)分布可能不均勻, 即為穿過(guò)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?yàn)檎较颉?/span>

a. 在交變電流變化一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),分析說(shuō)明電子被加速的時(shí)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(mǎn)足B1= 的關(guān)系,請(qǐng)寫(xiě)出你的證明過(guò)程。

【答案】(1)a: b:

(2)a: 磁場(chǎng)向上增強(qiáng)才能滿(mǎn)足在圓周上的加速,因此根據(jù)圖3可知只能在第一個(gè)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?yàn)?/span>,所以:

b、由 ,

所以

2aB1是由同一個(gè)電流產(chǎn)生的,因此磁場(chǎng)方向總相同;

由圖2可知:B1處的磁場(chǎng)向上才可能提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力(時(shí)間0);

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

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

b.做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供:設(shè)某時(shí)刻電子運(yùn)動(dòng)的速度為v

由(1)問(wèn)中的b結(jié)論可得,此時(shí)軌道處的感生電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小

對(duì)

所以:

因?yàn)?/span>t=0時(shí): ,所以有

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】關(guān)于斜拋運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)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(yùn)動(dòng),再做加速運(yùn)動(dòng),加速度始終沿著切線方向.

D.斜拋物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】20121025日,我國(guó)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(gè)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(shuō)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(yùn)行速度比位于赤道上空的同步衛(wèi)星的運(yùn)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(gè)點(diǎn)的正上方

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)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(chē),如圖甲所示,這種單車(chē)外觀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,沒(méi)有鏈條,但單車(chē)質(zhì)量比普通自行車(chē)大,達(dá)到了25 kg。如圖乙所示,單車(chē)的車(chē)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(chē)在路上的具體位置,實(shí)現(xiàn)防盜。同時(shí)手機(jī)APP上有定位系統(tǒng),也能隨時(shí)了解單車(chē)的實(shí)時(shí)位置;手機(jī)還可以通過(guò)掃描二維碼自動(dòng)開(kāi)鎖,關(guān)鎖后APP就顯示計(jì)時(shí)、計(jì)價(jià)等信息。此外,單車(chē)能夠在騎行過(guò)程中為車(chē)內(nèi)電池充電,滿(mǎn)足定位和自動(dòng)開(kāi)鎖等過(guò)程中的用電。根據(jù)以上信息下列說(shuō)法不正確的是

A. 單車(chē)比普通自行車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更容易改變

B. 單車(chē)某個(gè)時(shí)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(chē)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)充電的

D. 單車(chē)和手機(jī)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(lái)源: 題型:

【題目】2011130,俄羅斯地面飛行控制中心發(fā)布消息說(shuō),進(jìn)步”M09M貨運(yùn)飛船于北京時(shí)間10時(shí)38分與國(guó)際空間站成功對(duì)接.如圖是采用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量空間站質(zhì)量的原理圖.假設(shè)貨運(yùn)飛船的質(zhì)量為3 200 kg其尾部推進(jìn)器提供的平均推動(dòng)力為900 N,在飛船與空間站對(duì)接后推進(jìn)器工作8 s后測(cè)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(duì)空間站的作用力大小.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】“天舟一號(hào)”貨運(yùn)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(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接前,“天舟一號(hào)”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(lái)源: 題型:

【題目】某物體從一個(gè)固定斜面的頂端勻速滑到底端,在這個(gè)過(guò)程中( )

A重力對(duì)物體做正功

B彈力對(duì)物體做正功

C摩擦力對(duì)物體做負(fù)功

D合力對(duì)物體做正功

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,粗糙水平圓盤(pán)上,質(zhì)量相等的AB兩物塊疊放在一起,隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)物體間最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,則下列說(shuō)法正確的是

A. B的向心力是A2

B. 盤(pán)對(duì)B的摩擦力是B對(duì)A的摩擦力的2

C. A有沿半徑向外滑動(dòng)的趨勢(shì),B有沿半徑向內(nèi)滑動(dòng)的趨勢(shì)

D. 增大圓盤(pán)轉(zhuǎn)速,發(fā)現(xiàn)A、B一起相對(duì)圓盤(pán)滑動(dòng),則A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)大于B與盤(pán)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)利用圖甲中器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),正確地完成實(shí)驗(yàn)操作后,得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,如圖乙所示.在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中,某同學(xué)取A、B兩點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn).已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),g9.8 m/s2,圖中測(cè)量結(jié)果記錄在下面的表格中.

項(xiàng)目

x1/cm

A點(diǎn)瞬時(shí)速度/(m·s1)

x2/cm

B點(diǎn)瞬時(shí)速度/ (m·s1)

A、B兩點(diǎn)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(xiàng)目填寫(xiě)完整;

(3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6 kg,那么在從AB運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,動(dòng)能的增加量為_______J,重力勢(shì)能的減少量為_______J.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案