在經(jīng)典物理理論中,氫原子的核外電子繞原子核做勻速圓周運動。設(shè)電子運動方向如圖甲所示。已知電子質(zhì)量為m、環(huán)繞半徑為r、靜電力常量為k、元電荷為e。
(1)求電子繞核運動的角速度大小ω和電子繞核運動形成的等效電流I;
(2)在圖甲的情況下,分別施加磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反、垂直于電子軌道平面的勻強磁場B乙和B丙,如圖乙、丙所示。施加磁場后,電子仍沿原方向做半徑為r的勻速圓周運動,但角速度的大小分別變?yōu)棣?sub>1和ω2。
a.根據(jù)牛頓運動定律、洛倫茲力相關(guān)知識,分析并判斷ω1與ω,ω2與ω的大小關(guān)系;
b.①圖乙和丙中,設(shè)電子繞核運動所形成的等效電流分別為I1和I2,請?zhí)顚懕?(選填“增大”“減小”或“不變”)。
表1
I1相比于(1)中的I |
I2相比于(1)中的I |
I1>I I1>I
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I2<I I2<I
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②等效電流亦會在軌道內(nèi)激發(fā)磁場。圖乙、丙中,由于等效電流的變化,其在軌道內(nèi)激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強度相對于圖甲分別變化了ΔB
1和ΔB
2,請?zhí)顚懕?(選填“相同”“相反”或“無法確定”)。
表2
ΔB1與B乙的方向 |
ΔB2與B丙的方向 |
相反 相反
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相同 相同
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