Question

電子感應(yīng)加速器的基本原理如圖所示。在上、下兩個(gè)電磁鐵形成的異名磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室。圖甲為側(cè)視圖，圖乙為真空室的俯視圖。電磁鐵中通以交變電流，使兩極間的磁場周期性變化，從而在真空室內(nèi)產(chǎn)生感生電場，將電子從電子槍右端注入真空室，電子在感生電場的作用下被加速，同時(shí)在洛倫茲力的作用下，在真空室中沿逆時(shí)針方向（圖乙中箭頭方向）做圓周運(yùn)動(dòng)。由于感生電場的周期性變化使電子只能在某段時(shí)間內(nèi)被加速，但由于電子的質(zhì)量很小，故在極短時(shí)間內(nèi)被加速的電子可在真空室內(nèi)回旋數(shù)10萬以至數(shù)百萬次，并獲得很高的能量。若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B（圖乙中垂直紙面向外為正）隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖丙所示，不考慮電子質(zhì)量的變化，則下列說法中正確的是

A．電子在真空室中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

B．電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度始終指向圓心

C．在丙圖所示的第一個(gè)周期中，電子只能在0~內(nèi)按圖乙中逆時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)且被加速

D．在丙圖所示的第一個(gè)周期中，電子在0~和~T內(nèi)均能按圖乙中逆時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)且被加速

 

Answer 1

【答案】

C

【解析】

試題分析：由于電子在真空室中的能量逐漸增大，說明其速度在逐漸變大，故電子并不做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A是不對的；由于電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其向心力才指向圓心，現(xiàn)在電子不做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故電子的加速度并不始終指向圓心，B也是不對的；在丙圖所示的第一個(gè)周期中，電子在0~內(nèi)的磁場是增大的，原磁場的方向垂直紙面向外，由楞次定律可知，感應(yīng)磁場的方向與原磁場方向相反，垂直紙面向里，故再由右手定則可知真空室中感生電場的方向是順時(shí)針方向，該方向正好使電子加速；在~內(nèi)，環(huán)形電場方向改為逆時(shí)針，電子被減速，直至沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而~T時(shí)間內(nèi)環(huán)形電場再次變?yōu)轫槙r(shí)針，所以此時(shí)電子會(huì)先被減速，故只有0~時(shí)間內(nèi)，電子是沿逆時(shí)針被加速的，C是正確的。

考點(diǎn)：電磁感應(yīng)，洛倫茲力，圓周運(yùn)動(dòng)。