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  • 1. (2020高二下·北京期末) 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,若图甲中磁场B随时间t按B=B0+kt(B0、k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,闭合环形导体的电阻为R,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:

    1. (1) a.为使电子加速,感生电场的方向应该沿方向“顺时针”还是“逆时针”;

      b.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“增大”还是“减小”;

    2. (2) 环形导体中感应电流I;
    3. (3) 电子在圆形轨道中加速一周的过程中,电子获得的动能Ek多大?

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