托卡马克(Tokamak)是一种复杂的环形装置,结构如图所示。环心处有一欧姆线圈,四周是一个环形真空室,真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电流时,在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场,将真空室中的等离子体加速,从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热,就可以达到核聚变的临界温度。同时,环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流,与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场,在真空室区域形成闭合磁笼,将高温等离子体约束在真空室中,有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,下列说法正确的是
A. 托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的
B. 极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体
C. 欧姆线圈中通以恒定电流时,托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变
D. 为了约束温度为T的等离子体,所需要的磁感应强度B必须正比于温度T
高三物理单选题困难题
托卡马克(Tokamak)是一种复杂的环形装置,结构如图所示。环心处有一欧姆线圈,四周是一个环形真空室,真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电流时,在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场,将真空室中的等离子体加速,从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热,就可以达到核聚变的临界温度。同时,环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流,与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场,在真空室区域形成闭合磁笼,将高温等离子体约束在真空室中,有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,下列说法正确的是
A. 托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的
B. 极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体
C. 欧姆线圈中通以恒定电流时,托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变
D. 为了约束温度为T的等离子体,所需要的磁感应强度B必须正比于温度T
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某同学设计了一利用涡旋电场加速带电粒子的装置,基本原理如图甲所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,带电粒子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使粒子加速。图甲上部分为侧视图、下部分为俯视图。若粒子质量为m、电荷量为q,初速度为零,圆形轨道的半径为R,穿过粒子圆形轨道面积的磁通量Ф随时间t的变化关系如图乙所示,在t0时刻后,粒子轨道处的磁感应强度为B,粒子加速过程中忽略相对论效应,不计粒子的重力。下列说法正确的是
A.若被加速的粒子为电子,沿如图所示逆时针方向加速,则应在线圈中通以由a到b的电流
B.若被加速的粒子为正电子,沿如图所示逆时针方向加速,则应在线圈中通以由a到b的电流
C.在t0时刻后,粒子运动的速度大小为
D.在t0时刻前,粒子每加速一周增加的动能为
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有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示。它有两个外观基本相同的线圈A、B,线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的a、b位置,由此可推断 线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)
(2)如果把它看成理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线,一只多用电表和低压交流电源,请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量,并用字母表示)。
A线圈的匝数为nA= ,(用所测物理量符号表示)
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现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是电子加速的设备。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。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。以下分析正确的是( )
A.变化的磁场在真空室内形成感生电场使电子加速
B.变化的电场在真空室内形成磁场使电子加速
C.当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时, 为使电子加速, 电磁铁中的电流应该由小变大
D.当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时, 为使电子加速, 电磁铁中的电流应该由大变小
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现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是电子加速的设备。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。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。以下分析正确的是( )
A.变化的磁场在真空室内形成感生电场使电子加速
B.变化的电场在真空室内形成磁场使电子加速
C.当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时, 为使电子加速, 电磁铁中的电流应该由小变大
D.当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时, 为使电子加速, 电磁铁中的电流应该由大变小
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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,在上、下两个电磁铁的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,所产生的感生电场使电子加速。甲图为侧视图,乙图为真空室的俯视图。若此时电磁铁中通有图示电流,电子沿逆时针方向运动,则下列说法正确的是()
A. 若电磁铁中电流减小,则电子被加速
B. 若电磁铁中电流增大,则电子被加速
C. 若电子被加速,是因为洛伦兹力对其做正功
D. 电子受到的感生电场力提供圆周运动的向心力
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变化的磁场可以激发感生电场,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、下为两个电磁铁,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室内做圆周运动.电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,在两极间产生一个由中心向外逐渐减弱、而且变化的磁场,这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场,其电场线是在同一平面内的一系列同心圆,产生的感生电场使电子加速.图甲中上部分为侧视图、下部分为俯视图.已知电子质量为、电荷量为,初速度为零,电子圆形轨道的半径为.穿过电子圆形轨道面积的磁通量随时间的变化关系如图乙所示,在时刻后,电子轨道处的磁感应强度为,电子加速过程中忽略相对论效应.
(1)求在时刻后,电子运动的速度大小;
(2)求电子在整个加速过程中运动的圈数;
(3)电子在半径不变的圆形轨道上加速是电子感应加速器关键技术要求.试求电子加速过程中电子轨道处的磁感应强度随时间变化规律.当磁场分布不均匀时,可认为穿过一定面积的磁通量与面积的比值为平均磁感应强度.请进一步说明在电子加速过程中,某一确定时刻电子轨道处的磁感应强度与电子轨道内的平均磁感应强度的关系.
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变化的磁场可以激发感生电场,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、下为两个电磁铁,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室内做圆周运动.电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,在两极间产生一个由中心向外逐渐减弱、而且变化的磁场,这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场,其电场线是在同一平面内的一系列同心圆,产生的感生电场使电子加速.图甲中上部分为侧视图、下部分为俯视图.已知电子质量为、电荷量为,初速度为零,电子圆形轨道的半径为.穿过电子圆形轨道面积的磁通量随时间的变化关系如图乙所示,在时刻后,电子轨道处的磁感应强度为,电子加速过程中忽略相对论效应.
(1)求在时刻后,电子运动的速度大小;
(2)求电子在整个加速过程中运动的圈数;
(3)电子在半径不变的圆形轨道上加速是电子感应加速器关键技术要求.试求电子加速过程中电子轨道处的磁感应强度随时间变化规律.当磁场分布不均匀时,可认为穿过一定面积的磁通量与面积的比值为平均磁感应强度.请进一步说明在电子加速过程中,某一确定时刻电子轨道处的磁感应强度与电子轨道内的平均磁感应强度的关系.
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变化的磁场可以激发感生电场,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、下为两个电磁铁,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,在两极间产生一个由中心向外逐渐减弱、而且变化的磁场,这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场,其电场线是在同一平面内的一系列同心圆,产生的感生电场使电子加速。图1中上部分为侧视图、下部分为俯视图。已知电子质量为m、电荷量为e,初速度为零,电子圆形轨道的半径为R。穿过电子圆形轨道面积的磁通量Φ随时间t的变化关系如图2所示,在t0 时刻后,电子轨道处的磁感应强度为B0,电子加速过程中忽略相对论效应。
(1)求在t0 时刻后,电子运动的速度大小;
(2)求电子在整个加速过程中运动的圈数;
(3)电子在半径不变的圆形轨道上加速是电子感应加速器关键技术要求。试求电子加速过程中电子轨道处的磁感应强度随时间变化规律。
当磁场分布不均匀时,可认为穿过一定面积的磁通量与面积的比值为平均磁感应强度 。请进一步说明在电子加速过程中,某一确定时刻电子轨道处的磁感应强度与电子轨道内的平均磁感应强度的关系。
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