【題目】人們對電場的認(rèn)識是不斷豐富的,麥克斯韋經(jīng)典電磁場理論指出,除靜止電荷產(chǎn)生的靜電場外,變化的磁場還會產(chǎn)生感生電場。靜電場和感生電場既有相似之處,又有區(qū)別。電子質(zhì)量為,電荷量為。請分析以下問題。

(1)如圖1所示,在金屬絲和金屬板之間加以電壓,金屬絲和金屬板之間會產(chǎn)生靜電場,金屬絲發(fā)射出的電子在靜電場中加速后,從金屬板的小孔穿出。忽略電子剛剛離開金屬絲時的速度,求電子穿出金屬板時的速度大小v;

(2)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場加速電子的裝置,其基本原理如圖2所示。上圖為側(cè)視圖,為電磁鐵的兩個磁極,磁極之間有一環(huán)形真空室,下圖為真空室的俯視圖。電磁鐵線圈中電流發(fā)生變化時,產(chǎn)生的感生電場可以使電子在真空室中加速運(yùn)動。

a.如果電子做半徑不變的變加速圓周運(yùn)動。已知電子運(yùn)動軌跡半徑為,電子軌跡所在處的感生電場的場強(qiáng)大小恒為,方向沿軌跡切線方向。求初速為的電子經(jīng)時間獲得的動能及此時電子所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

b.在靜電場中,由于靜電力做的功與電荷運(yùn)動的路徑無關(guān),電荷在靜電場中具有電勢能,電場中某點(diǎn)的電荷的電勢能與它的電荷量的比值,叫做這一點(diǎn)的電勢。試分析說明對加速電子的感生電場是否可以引入電勢概念。

【答案】(1) ;(2) a,;b.不能

【解析】

(1)電子在電場中加速,由動能定理

解得

(2)a.電子受到一直沿切線方向的電場力而不斷加速,由牛頓第二定律

由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律,經(jīng)過時間t,獲得速度

動能

聯(lián)立以上各式,可得

電子受到一直指向圓心的洛倫茲力而不斷改變速度的方向

洛倫茲力充當(dāng)向心力

聯(lián)立可得

b.假設(shè)電場恒定,電子順時針轉(zhuǎn)一周,電場力做負(fù)功,電勢能減少;電子逆時針轉(zhuǎn)一周,電場力做正功,電勢能增加?梢钥闯,同樣的起點(diǎn)和終點(diǎn),電場力的做功不同,說明電場力做功不是與路徑無關(guān),進(jìn)而同一點(diǎn)的電勢能不是不變的。因此對加速電子的感生電場,是不能引入電勢概念的。

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】如圖所示,在E1.0×103 V/m的豎直勻強(qiáng)電場中,有一光滑半圓形絕緣軌道QPN與一水平絕緣軌道MNN點(diǎn)平滑相接,半圓形軌道平面與電場線平行,其半徑R0.5m,N為半圓形軌道最低點(diǎn),PQN圓弧的中點(diǎn),一帶負(fù)電q1.0×103 C的小滑塊質(zhì)量m0.1kg,與水平軌道間的動摩擦因數(shù) μ0.5,位于N點(diǎn)右側(cè)M處,NM的距離長1m。小滑塊現(xiàn)以初速度v0向左運(yùn)動,恰能通過圓軌道的最高點(diǎn)Q點(diǎn),已知g=10 m/s2,試求:

(1) 小滑塊離開Q點(diǎn)時的速度的大小?

(2) 小滑塊離開Q點(diǎn)后,落在MN軌道何處?

(3) 小滑塊的初速度v0的大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,AB兩塊金屬板水平放置,且AB的正上方,兩板相距為d=0.6 cm,兩板間加有一周期性變化的電壓,當(dāng)B板接地時,A板電勢φA隨時間變化的情況如圖乙所示,F(xiàn)有一帶負(fù)電的微粒在t=0時刻從B板中央小孔射入電場,若該帶電微粒受到的電場力為重力的兩倍,且射入電場時初速度可忽略不計。求:

1)在0~~T這兩段時間內(nèi)微粒的加速度大小和方向;

2)要使該微粒不與A板相碰,所加電壓的周期最長為多少(g=10 m/s2)。

3)若該微粒以V=5m/s的初速度緊貼B板(不考慮電量的變化),從左邊緣水平向右進(jìn)入(2)中電場,且A、B兩板足夠長,求經(jīng)一個T時微粒在AB板間的位置?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖1所示,輕彈簧上端固定,下端懸吊一個鋼球,把鋼球從平衡位置向下拉下一段距離A,由靜止釋放。以鋼球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),豎直向上為正方向建立軸,當(dāng)鋼球在振動過程中某一次經(jīng)過平衡位置時開始計時,鋼球運(yùn)動的位移時間圖像如圖2所示。已知鋼球振動過程中彈簧始終處于拉伸狀態(tài),則(  )

A.時刻鋼球處于超重狀態(tài)

B.時刻鋼球的速度方向向上

C.時間內(nèi)鋼球的動能逐漸增大

D.時間內(nèi)鋼球的機(jī)械能逐漸減小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為研究影響平行板電容器電容的因素的實(shí)驗(yàn)裝置

1以下說法不正確的是______

AA板與靜電計的指針的電勢相等

B甲圖中將B板上移,靜電計的指針偏角增大

C乙圖中將B板左移,靜電計的指針偏角不變

D丙圖中將電介質(zhì)插入兩板之間,靜電計的指針偏角減小

2下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)中使用靜電計的說法正確的是有______

A、使用靜電計的目的是觀察電容器電壓的變化情況

B、使用靜電計的目的是測量電容器電量的變化情況

C、靜電計可以用電壓表替代

D、靜電計可以用電流表替代

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】從地面豎直向上拋出一物體,其機(jī)械能E等于動能Ek與重力勢能Ep之和。取地面為重力勢能零點(diǎn),該物體的EEp隨它離開地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取10 m/s2。由圖中數(shù)據(jù)可得

A. 物體的質(zhì)量為2 kg

B. h=0時,物體的速率為20 m/s

C. h=2 m時,物體的動能Ek=40 J

D. 從地面至h=4 m,物體的動能減少100 J

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的強(qiáng)弱,如圖甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場的電場線,圖乙是場中的一些點(diǎn);O是電荷連線的中點(diǎn),E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點(diǎn),B、CA、D也相對O對稱。則(  )

A. EO、F三點(diǎn)比較,O點(diǎn)電勢最高B. A、D兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等,方向相同

C. E、OF三點(diǎn)比較,O點(diǎn)場強(qiáng)最強(qiáng)D. BO、C三點(diǎn)比較,O點(diǎn)場強(qiáng)最強(qiáng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道,其中ABC為光滑半圓形軌道,半徑為R,CD為水平粗糙軌道,一質(zhì)量為m的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓軌道中點(diǎn)B由靜止釋放,滑至D點(diǎn)恰好靜止,CD間距為5R.已知重力加速度為g.求:

1)小滑塊到達(dá)C點(diǎn)時對圓軌道壓力N的大;

2)小滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ;

3)現(xiàn)使小滑塊在D點(diǎn)獲得一初動能Ek,使它向左運(yùn)動沖上圓軌道,恰好能通過最高點(diǎn)A,求小滑塊在D點(diǎn)獲得的初動能Ek

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】光滑平行的金屬導(dǎo)軌MNPQ,間距L=1.0m,與水平面之間的夾角α=30°,勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T,垂直于導(dǎo)軌平面向上,MP間接有阻值R=2.0Ω的電阻,其它電阻不計,質(zhì)量m=2.0kg的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,如圖(a)所示。用恒力F沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab,由靜止開始運(yùn)動,vt圖象如圖(b)所示.g=10m/s2,導(dǎo)軌足夠長。求:

(1)恒力F的大。

(2)金屬桿速度為2.0m/s時的加速度大;

(3)根據(jù)vt圖象估算在前0.8s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案