如圖甲是一種自由電子激光器的原理示意圖。經(jīng)電場(chǎng)加速后的高速電子束，射入上下排列著許多磁鐵的管中。相鄰兩塊磁鐵的極性是相反的。電子在垂直于磁場(chǎng)的方向上擺動(dòng)著前進(jìn)，電子在擺動(dòng)的過(guò)程中發(fā)射出光子。管子兩端的反射鏡（圖中未畫(huà)出）使光子來(lái)回反射，光子與自由電子發(fā)生相互作用，使光子能量不斷增大，從而產(chǎn)生激光輸出。

（1）若該激光器發(fā)射激光的功率為P = 6.63×10 9 W，激光的頻率為υ = 1.0×1016 Hz。則該激光器每秒發(fā)出多少個(gè)激光光子？（普朗克常量= 6.63×10－34 J·s）
（2）若加速電壓U =1.8×10 4 V，取電子質(zhì)量= 9×10－31 kg，電子電荷量e =1.6×10－19C。每對(duì)磁極間的磁場(chǎng)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = 9×10－4 T。每個(gè)磁極的左右寬度為L="30" cm，厚度為2 L 。忽略左右磁極間的縫隙距離，認(rèn)為電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度大小不變。電子經(jīng)電場(chǎng)加速后，從上下磁極間縫隙的正中間垂直于磁場(chǎng)方向射入第1對(duì)磁極的磁場(chǎng)中，電子一共可通過(guò)幾對(duì)磁極？在圖乙的俯視圖中，畫(huà)出電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖（尺寸比圖甲略有放大）。
 
（1） 1.0×10 27      （2）3
（1）每個(gè)激光光子的能量          E = hυ       （3分）
設(shè)激光器每秒發(fā)射n個(gè)光子   Pt = (nt) E　�。�3分）
求出　　　　　            n = 1.0×10 27     （1分）
（2）設(shè)電子經(jīng)電場(chǎng)加速獲得的速度為v
由動(dòng)能定理         　　　　�。�2分）
設(shè)電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R
           （2分）
電子在磁極間的運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖所示　　　　�。�4分）
（只畫(huà)出第一段圓弧，若比例對(duì)給2分，比例不對(duì)不給分。）　　
電子穿過(guò)每對(duì)磁極的側(cè)移距離均相同，設(shè)為ΔL
由圖可知　　　　ΔL = R－     （2分）(=0.1m)
電子通過(guò)的磁極個(gè)數(shù)　　       �。�2分）(==3)
求出　　　　      　　N =" 3"          　（1分）
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題


（1）AO的長(zhǎng)度；
（2）兩球碰撞過(guò)程損失的機(jī)械能；
（3）M每次與斜面的碰撞均沒(méi)有機(jī)械能損失，且滿(mǎn)足反射定律，則M從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第2次飛出磁場(chǎng)共用多少時(shí)間？
（4）若M第2次剛飛出磁場(chǎng)時(shí)即撤去電、磁場(chǎng)，求M落在斜面上的位置與O的距離。（用M碰后的速度V表示最終結(jié)果即可）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

）如圖13所示，兩塊平行金屬板A、B水平放置，板間距離為d，兩金屬板分別與電源的正、負(fù)極相連接。在距離B板d/2處的O點(diǎn)有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電液滴恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)，液滴所帶電荷為q。

（1）求電源的電動(dòng)勢(shì)。
（2）若保持兩金屬板與電源的連接，將A極板向上移動(dòng)使兩極板間的距離增
大到2d，液滴將會(huì)向哪個(gè)極板運(yùn)動(dòng)？A板上移后，液滴從O點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋
放，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間能到達(dá)極板上？
（3）若將兩板豎直放置，保持電源電動(dòng)勢(shì)及兩板間的距離d不變，將該液滴仍
從兩金屬板間的中點(diǎn)位置由靜止釋放，設(shè)金屬板足夠長(zhǎng)。求該液滴運(yùn)動(dòng)到達(dá)金
屬板上的速度大小。
 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖甲所示，兩平行金屬板的板長(zhǎng)l＝0.20m，板間距d＝6.0×10－2m，在金屬板右側(cè)有一范圍足夠大的方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界為MN，與金屬板垂直。金屬板的下極板接地，上極板的電壓u隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)如圖乙所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0×10－2T�，F(xiàn)有帶正電的粒子以v0＝5.0×105m/s的速度沿兩板間的中線(xiàn)OO' 連續(xù)進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)后射入磁場(chǎng)。已知帶電粒子的比荷＝108C/kg，粒子的重力忽略不計(jì)，假設(shè)在粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)極板間的電壓可以看作不變，不計(jì)粒子間的作用（計(jì)算中取）。


（1）求t＝0時(shí)刻進(jìn)入的粒子，經(jīng)邊界MN射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)時(shí)兩點(diǎn)間的距離；
（2）求t＝0.30s時(shí)刻進(jìn)入的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（3）試證明：在以上裝置不變時(shí)，以v0射入電場(chǎng)比荷相同的帶電粒子，經(jīng)邊界MN射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)時(shí)兩點(diǎn)間的距離都相等。
 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”、“8”字樣，首先，如圖甲所示，在真空空間的豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系，在和處有兩個(gè)與軸平行的水平界面和，它們把空間分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域，在三個(gè)區(qū)域內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)、、，其   

大小滿(mǎn)足，方
向如圖甲所示．在Ⅱ區(qū)域內(nèi)的軸左右
兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)、(圖中
未畫(huà)出)，忽略所有電、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)．
是以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心對(duì)稱(chēng)的正方
形，其邊長(zhǎng)．現(xiàn)在界面上的
A處沿軸正方向發(fā)射一比荷的帶正電荷的粒子(重力不計(jì))，粒子恰能沿圖中實(shí)線(xiàn)途經(jīng)B、C、，D三點(diǎn)后回到A點(diǎn)并做周期性運(yùn)動(dòng)，軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字．已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．
(1)求、的大小和方向．
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ區(qū)域中的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，其他條件不變，仍在A處以相同的速度發(fā)射相同的粒子，請(qǐng)?jiān)冖蚝廷髤^(qū)城內(nèi)重新設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡成為上下對(duì)稱(chēng)的“8”字，且粒子運(yùn)動(dòng)的周期跟甲圖中相同．請(qǐng)通過(guò)必要的計(jì)算和分析，求出你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”的大小、方向和區(qū)域，并在乙圖中描繪出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”．(上面半圓軌跡已在圖中畫(huà)出)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示是測(cè)定光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子荷質(zhì)比的簡(jiǎn)要實(shí)驗(yàn)原理圖。兩塊平行板相距為d，其中N為金屬板，受紫外線(xiàn)照射后將發(fā)射出沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子形成電流，從而引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。若調(diào)節(jié)R逐漸增大板間電壓，可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)為U是，電流恰好為零，切斷開(kāi)關(guān)，在MN間加上垂直與紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，逐漸增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，也能使電流為零。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)，電流恰好為零。求光電子的荷質(zhì)比e/m。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：實(shí)驗(yàn)題

1998年升空的α磁譜儀探索太空中存在的反物質(zhì)和暗物質(zhì)，利用質(zhì)譜儀可測(cè)定太空中粒子的比荷.如圖6-15所示，當(dāng)太空中的某一粒子從O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度B="10" T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，沿半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)P點(diǎn)，測(cè)得OP距離為10 cm，從P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)到Q點(diǎn)，電子計(jì)時(shí)器記錄數(shù)據(jù)為10-8 s，已知PQ間距離為50 cm，則該粒子的比荷為_(kāi)______，它可能是_______(填“電子”“正電子”“質(zhì)子”或“反質(zhì)子”).
圖6-15

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，L1和L2是輸電線(xiàn)，甲是電壓互感器，乙是電流互感器。若已知甲的變壓比為1000：1，乙的變流比為100：l，并且已知加在電壓表兩端的電壓為220V，通過(guò)電流表的電流為10A，則輸電線(xiàn)的輸送功率為（ ） 
A．2.2×103W　　　
B．2.2×10-2W　　　
C．2.2×l08W　　D．2.2×104W

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖，在xoy平面內(nèi)，有場(chǎng)強(qiáng)E=12N／C、方向沿x正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=2T、方向垂直xoy平面指向紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一質(zhì)量m=4×kg、電量q=2.5×C的帶電微粒沿xoy平面做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)O時(shí)，撤去磁場(chǎng)，經(jīng)一段時(shí)間后，帶電粒子運(yùn)動(dòng)到了x軸上P點(diǎn)，求：

(1)PO之間的距離 ; (2)帶電微粒由O運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間.
 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案