题目内容

【题目】如图,一根长为l、横截面积为S的闭合软导线置于光滑水平面上,其材料的电阻率为ρ,导线内单位体积的自由电子数为n,电子的电荷量为e,空间存在垂直纸面向里的磁场。某时刻起磁场开始减弱,磁感应强度随时间的变化规律是B=B0-kt,当软导线形状稳定时,磁场方向仍然垂直纸面向里,此时

A. 软导线围成一个正方形

B. 导线中的电流为

C. 导线中自由电子定向移动的速率为

D. 导线中电场强度大小为

【答案】BCD

【解析】A:根据楞次定律“增缩减扩”的原理,软导线稳定时呈圆形。故A项正确。

B:根据可得圆的面积感应电动势大小为稳定时软导线中的电流为其中联立可得电流B项正确。

C:导线横截面积为S、单位体积内的自由电子数为n、电子的电荷量为e,则导线中电流解得:导线中自由电子定向移动的速率。故C项正确。

D:计算导线中电场可将其视为沿导线方向的匀强电场,则导线中电场强度。故D项正确。

练习册系列答案
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【题目】麦克斯韦电磁理论认为:变化的磁场会在其周围空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场,如图甲所示。

(1)若图甲中磁场B随时间tBB0+ktB0k均为正常数)规律变化,形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆,单个圆上形成的电场场强大小处处相等。将一个半径为r的闭合环形导体置于相同半径的电场线位置处,导体中的自由电荷就会在感生电场的 作用下做定向运动,产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势。求:

a.环形导体中感应电动势E大小;

b.环形导体位置处电场强度E大小。

(2)电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图乙所示,图的上部分为侧视图,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。图的下部分为真空室的俯视图,电子从电子枪右端逸出,当电磁铁线圈电流的大小与方向变化满足相应的要求时,电子在真空室中沿虚线圆轨迹运动,不断地被加速。

若某次加速过程中,电子圆周运动轨迹的半径为R,圆形轨迹上的磁场为B1,圆形轨迹区域内磁场的平均值记为(由于圆形轨迹区域内各处磁场分布可能不均匀,即为穿过圆形轨道区域内的磁通量与圆的面积比值)。电磁铁中通有如图丙 所示的正弦交变电流,设图乙装置中标出的电流方向为正方向。

a.在交变电流变化一个周期的时间内,分析说明电子被加速的时间范围;

b.若使电子被控制在圆形轨道上不断被加速,之间应满足的关系,请写出你的证明过程。

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