题目列表(包括答案和解析)
(14分)真空室中有如图所示的装置,设电子电量为、质量为.电极发出的电子(初速不计)经过加速电场后,由小孔沿水平放置的偏转板、间的中心轴线射入.、板长为,两板间的距离,两板间加有恒定电压,它们间的电场可看作匀强电场.偏转板右端边缘到荧光屏的距离为.当加速电压为时,电子恰好打在荧光屏的点.已知、点到中心轴线的距离相等.求。
现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是用来获得高速电子的装置,它是利用电磁感应原理由变化的磁场产生感生电场来加速电子的,其基本原理如图1所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动.电磁铁线圈中通入周期为T的正弦式电流(图中已标出了正方向).图2为俯视图,在半径为R1的圆形区域内匀强磁场B1=B10sin2πt/T,在半径为R1到R2的圆环内(R2-R1<R)匀强磁场B2=B20sin2πt/T,B1产生的感生电场使电子加速,B2作用于电子的洛仑兹力提供电子做圆周运动的向心力,电子的轨道半径为R,绕行方向为逆时针.已知电子的质量为m、电荷量为e,取R1=R2=R=r.
(1)试论证在0~T时间内,只有0~T/4时间段才能使电子在感生电场作用下加速并由B2作用于电子的洛仑兹力使电子回旋.
(2)求电子轨道处的感生电场的最大值.
(3)设t=0时电子注入,初速度可忽略.求t(0<t<T/4)时刻电子的速度
现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图1甲所示,上、下为两个电磁铁,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使电子加速。图乙为真空室的俯视图。则下列说法正确的是( )
A.如要使电子在真空室内沿如乙图所示逆时针方向加速,则电磁铁中应通以方向如图甲所示,大小增强的电流
B.若要使电子在真空室内沿如乙图所示逆时针方向加速,则电磁铁中应通以方向如图甲所示方向相反,大小增强的电流
C.在电子感应加速器中,电子只能沿逆时针方向加速
D.该加速装置同样可以用来加速质子、α粒子等质量较大的带电粒子
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