Question

【題目】現代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。 它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。 電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。上圖為側視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運動的軌道半徑為r，因電流變化而產生的磁感應強度隨時間的變化率為（k為一定值）。

（1）為使電子加速，感生電場的方向應該沿__________ 方向（填“順時針”或“逆時針”）；

（2）為使電子加速，當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應該_______（填“增大”或“減小”）；

（3）電子在圓形軌道中加速一周的過程中，感生電場對電子所做的功為___________。

Answer 1

【答案】 順時針 增大

【解析】（1）電子受力方向與電場方向相反，電子逆時針加速，所以感生電場應沿順時針方向；

（2）圖示方向的電流產生的磁場方向向上，根據楞次定律，要產生順時針方向的感生電場，電流應增大；

（3）根據法拉第電磁感應定律E=×=k

加速一周感生電場對電子所做的功：W=eE=