Question

【题目】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。 电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为（k为一定值）。

（1）为使电子加速，感生电场的方向应该沿__________ 方向（填“顺时针”或“逆时针”）；

（2）为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该_______（填“增大”或“减小”）；

（3）电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做的功为___________。

Answer 1

【答案】 顺时针 增大

【解析】（1）电子受力方向与电场方向相反，电子逆时针加速，所以感生电场应沿顺时针方向；

（2）图示方向的电流产生的磁场方向向上，根据楞次定律，要产生顺时针方向的感生电场，电流应增大；

（3）根据法拉第电磁感应定律E=×=k

加速一周感生电场对电子所做的功：W=eE=