如圖甲是一種自由電子激光器的原理示意圖。經(jīng)電場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。電子在垂直于磁場的方向上擺動著前進,電子在擺動的過程中發(fā)射出光子。管子兩端的反射鏡(圖中未畫出)使光子來回反射,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)出多少個激光光子?(普朗克常量= 6.63×1034 J·s)
(2)若加速電壓U =1.8×10 4 V,取電子質(zhì)量= 9×1031 kg,電子電荷量e =1.6×1019C。每對磁極間的磁場可看作勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B = 9×104 T。每個磁極的左右寬度為L="30" cm,厚度為2 L 。忽略左右磁極間的縫隙距離,認為電子在磁場中運動的速度大小不變。電子經(jīng)電場加速后,從上下磁極間縫隙的正中間垂直于磁場方向射入第1對磁極的磁場中,電子一共可通過幾對磁極?在圖乙的俯視圖中,畫出電子在磁場中運動軌跡的示意圖(尺寸比圖甲略有放大)。
 
(1) 1.0×10 27      (2)3
(1)每個激光光子的能量          E = hυ       (3分)
設(shè)激光器每秒發(fā)射n個光子   Pt = (nt) E  (3分)
求出                 n = 1.0×10 27     (1分)
(2)設(shè)電子經(jīng)電場加速獲得的速度為v
由動能定理             。2分)
設(shè)電子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為R
           (2分)
電子在磁極間的運動軌跡如右圖所示     (4分)
(只畫出第一段圓弧,若比例對給2分,比例不對不給分。)  
電子穿過每對磁極的側(cè)移距離均相同,設(shè)為ΔL
由圖可知    ΔL = R     (2分)(=0.1m)
電子通過的磁極個數(shù)         。2分)(==3)
求出            N =" 3"           (1分)
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題


(1)AO的長度;
(2)兩球碰撞過程損失的機械能;
(3)M每次與斜面的碰撞均沒有機械能損失,且滿足反射定律,則M從開始運動到第2次飛出磁場共用多少時間?
(4)若M第2次剛飛出磁場時即撤去電、磁場,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)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

)如圖13所示,兩塊平行金屬板AB水平放置,板間距離為d,兩金屬板分別與電源的正、負極相連接。在距離Bd/2處的O點有一個質(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)求電源的電動勢。
(2)若保持兩金屬板與電源的連接,將A極板向上移動使兩極板間的距離增
大到2d,液滴將會向哪個極板運動?A板上移后,液滴從O點由靜止開始釋
放,經(jīng)過多長時間能到達極板上?
(3)若將兩板豎直放置,保持電源電動勢及兩板間的距離d不變,將該液滴仍
從兩金屬板間的中點位置由靜止釋放,設(shè)金屬板足夠長。求該液滴運動到達金
屬板上的速度大小。
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖甲所示,兩平行金屬板的板長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磁場,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隨時間變化的圖線如圖乙所示,勻強磁場的磁感應(yīng)強度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OO' 連續(xù)進入電場,經(jīng)電場后射入磁場。已知帶電粒子的比荷=108C/kg,粒子的重力忽略不計,假設(shè)在粒子通過電場區(qū)域的極短時間內(nèi)極板間的電壓可以看作不變,不計粒子間的作用(計算中取)。


(1)求t=0時刻進入的粒子,經(jīng)邊界MN射入磁場和射出磁場時兩點間的距離;
(2)求t=0.30s時刻進入的粒子,在磁場中運動的時間;
(3)試證明:在以上裝置不變時,以v0射入電場比荷相同的帶電粒子,經(jīng)邊界MN射入磁場和射出磁場時兩點間的距離都相等。
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運動軌跡做出“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,在處有兩個與軸平行的水平界面,它們把空間分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域,在三個區(qū)域內(nèi)分別存在勻強磁場、,其   

大小滿足,方
向如圖甲所示.在Ⅱ區(qū)域內(nèi)的軸左右
兩側(cè)還分別存在勻強電場、(圖中
未畫出),忽略所有電、磁場的邊緣效應(yīng).
是以坐標(biāo)原點為中心對稱的正方
形,其邊長.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),粒子恰能沿圖中實線途經(jīng)B、C、,D三點后回到A點并做周期性運動,軌跡構(gòu)成一個“0”字.已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時均做直線運動.
(1)求、的大小和方向.
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ區(qū)域中的勻強電場和磁場,其他條件不變,仍在A處以相同的速度發(fā)射相同的粒子,請在Ⅱ和Ⅲ區(qū)城內(nèi)重新設(shè)計適當(dāng)?shù)膭驈婋妶龌騽驈姶艌,使粒子運動的軌跡成為上下對稱的“8”字,且粒子運動的周期跟甲圖中相同.請通過必要的計算和分析,求出你所設(shè)計的“場”的大小、方向和區(qū)域,并在乙圖中描繪出帶電粒子的運動軌跡和你所設(shè)計的“場”.(上面半圓軌跡已在圖中畫出)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示是測定光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子荷質(zhì)比的簡要實驗原理圖。兩塊平行板相距為d,其中N為金屬板,受紫外線照射后將發(fā)射出沿不同方向運動的光電子形成電流,從而引起電流計指針偏轉(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,切斷開關(guān),在MN間加上垂直與紙面的勻強磁場,逐漸增大磁感應(yīng)強度,也能使電流為零。當(dāng)磁感應(yīng)強度為B時,電流恰好為零。求光電子的荷質(zhì)比e/m。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

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點垂直進入磁感應(yīng)強度B="10" T的勻強磁場后,沿半圓周運動到達P點,測得OP距離為10 cm,從P點離開磁場到Q點,電子計時器記錄數(shù)據(jù)為10-8 s,已知PQ間距離為50 cm,則該粒子的比荷為_______,它可能是_______(填“電子”“正電子”“質(zhì)子”或“反質(zhì)子”).
圖6-15

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,L1和L2是輸電線,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,通過電流表的電流為10A,則輸電線的輸送功率為( ) 
A.2.2×103W   
B.2.2×10-2W   
C.2.2×l08W  D.2.2×104W

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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

(1)PO之間的距離 ; (2)帶電微粒由O運動到P點的時間.
 

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