电子感应加速器(betatron)的基本原理如下:一个圆环真空室处于分布在圆柱形体积内的磁场中,磁场方向沿圆柱的轴线,圆

电子感应加速器(betatron)的基本原理如下:一个圆环真空室处于分布在圆柱形体积内的磁场中,磁场方向沿圆柱的轴线,圆柱的轴线过圆环的圆心并与环面垂直.圆中两个同心的实线圆代表圆环的边界,与实线圆同心的虚线圆为电子在加速过程中运行的轨道.已知磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律为B=B0cos([2πt/T]),其中T为磁场变化的周期.B0为大于0的常量.当B为正时,磁场的方向垂直于纸面指向纸外.若持续地将初速度为v0的电子沿虚线圆的切线方向注入到环内(如图),则电子在该磁场变化的一个周期内可能被加速的时间是从t= ___ 到t= ___ .
zz儿_mm 1年前 已收到1个回答 举报

lwjzy 幼苗

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解题思路:根据磁感应强度的变化,结合楞次定律判断出感应电场的方向,从而得出电子加速的时间段.结合电子的轨道半径不变,结合半径公式判断磁感应强度的变化.

在0~[T/4]时间内,磁场的方向垂直纸面向外,且逐渐减小,根据楞次定律知,则感应电场的方向为逆时针方向,则电子沿虚线圆的切线方向注入到环内将做减速运动.
在[T/4]~[T/2]时间内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐增大,根据楞次定律知,感应电场的方向为逆时针方向,则电子沿虚线圆的切线方向注入到环内将做减速运动.
在[T/2]~[3T/4]时间内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐减小,根据楞次定律知,感应电场的方向为顺时针方向,电子加速.
在[3/4T~T时间内,磁场的方向垂直纸面向外,且逐渐增大,根据楞次定律知,感应电场的方向为顺时针方向,电子加速.
又电子沿虚线做圆周运动,轨道半径不变,速度增大,根据r=
mv
qB]知,v增大,则B增大.所以电子在该磁场变化的一个周期内可能被加速的时间是从t=
3
4T到t=T.
故答案为:
3
4T,T.

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.

考点点评: 解决本题的关键掌握楞次定律判断出感应电场的方向,得出加速的时间段,注意粒子的轨道半径不变,速度增大,则磁感应强度增大.

1年前

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