（附加題）（10分）
自由電子激光器原理如圖，自由電子經(jīng)電場加速后，從正中央射入上下排列著許多磁鐵的磁場區(qū)域，相鄰兩磁鐵相互緊靠且極性相反．電子在磁場力作用下 “扭動”著前進，每“扭動”一次就會發(fā)出一個光子（不計電子發(fā)出光子后能量損失），兩端的反射鏡使光子來回反射，最后從透光的一端發(fā)射出激光．

（1）若激光器發(fā)射激光的功率為P＝6.63×10⁹W，頻率為ν＝10¹⁶Hz，試求該激光器每秒發(fā)出的光子數(shù)（普朗克常量h=6.63×10^-34J?s）；
（2）若加速電壓U=1.8×10⁴V，電子質(zhì)量m=9.0×10^-31kg，電子電量e=1.6×10^-19C，每對磁極間的磁場可看作是勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=9.0×10^­-4T，每個磁極左右寬l₁=0.30m，垂直紙面方向長l₂=1.0m．當電子從正中央垂直磁場方向射入時，電子可通過幾對磁極？

如圖3所示為一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理類似打點計時器。當電流從電磁鐵的接線柱a流入，吸引小磁鐵向下運動時，以下選項中正確的是

A．電磁鐵的上端為N極，小磁鐵的下端為N極

B．電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為S極

C．電磁鐵的上端為N極，小磁鐵的下端為S極

D．電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為N極

下面能從本質(zhì)上解釋磁場產(chǎn)生原因的話不正確的是：

A．磁極產(chǎn)生磁場

B．電荷產(chǎn)生磁場

C．運動電荷產(chǎn)生磁場

D．永久磁體產(chǎn)生磁場

對于通電螺線管，下列說法中正確的是(     )

A．通電螺線管表現(xiàn)出來的磁性相當于條形磁鐵，一端相當于N極，另一端相當于S極

B．通電螺線管外部的磁感線是從N極出來，進入S極的

C．通電螺線管內(nèi)部的磁感線與螺線管軸線平行，由S極指向N極

D．把小磁針放在通電螺線管內(nèi)，小磁針靜止時，小磁針的N極指向螺線管的S極

關(guān)于安培力和洛倫茲力，如下說法中正確的是

A．帶電粒子在磁場中運動時，一定受到洛倫茲力作用

B．放置在磁場中的通電導(dǎo)線，一定受到安培力作用

C．洛倫茲力對運動電荷一定不做功

D．洛倫茲力不改變運動電荷的動量

在勻強磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運動，如果突然將磁場的磁感應(yīng)強度增加一倍，則：

A．粒子運動速率增加一倍，周期變?yōu)樵瓉淼囊话?/td>

B．粒子運動速率增加一倍，運動半徑增加一倍

C．粒子運動速率不變，周期減半

D．粒子運動速率不變，周期不變

如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子，（不計粒子重力），在O點以某一初速度與水平成60⁰射入磁場區(qū)域Ⅰ，粒子沿曲線Oabc運動，Oa、ab、bc都是半徑相同的圓弧。粒子在每段圓弧上運動的時間都為t。現(xiàn)規(guī)定垂直紙面向外為磁感應(yīng)強度的正方向，則水平寬度相同的磁場區(qū)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感應(yīng)強度B隨x變化的關(guān)系是下圖中的：

如圖所示，在X>0，Y>0的空間中存在兩個以水平面MN為界，磁感應(yīng)強度大小均為B，方向相反的勻強磁場。一根上端開口、內(nèi)壁光滑的絕緣細管，長為L，其底部有一質(zhì)量為m、電量為+q的粒子。在水平外力作用下，保持細管始終平行于Y軸，沿X方向以速度勻速向右運動，且，不計粒子的重力。求：
（1）細管剛進入磁場時，粒子運動的加速度大小、方向；
（2）維持細管始終平行于Y軸向右勻速運動的過程中，水平外力所做的功；
（3）粒子第一次到達運動軌跡最高點的位置坐標。

如圖所示，半徑為、圓心為O₁的虛線所圍的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，在磁場右側(cè)有一堅直放置的平行金屬板C和D，兩板間距離為L，在MN板中央各有一個小孔O₂、O₃。O₁、O₂、O₃在同一水平直線上，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距也為L。M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，閉合回路（導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻不計）。整套裝置處于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，磁場方向垂直于斜面向上。整個裝置處在真空室中，有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子（重力不計），以速率v₀從圓形磁場邊界上的最低點沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域，最后從小孔O₃射出。現(xiàn)釋放導(dǎo)體棒ab，其沿著斜面下滑后開始勻速運動，此時仍然從點沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域的相同粒子恰好不能從O₃射出，而從圓形磁場的最高點F射出。求：
（1）圓形磁場的磁感應(yīng)強度B^/。
（2）導(dǎo)體棒的質(zhì)量M。
（3）棒下落h的整個過程中，導(dǎo)體棒ab克服安培力做的功為多少？

如圖所示，空間內(nèi)存在水平向右的勻強電場，在虛線MN的右側(cè)有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小顆粒自A點由靜止開始運動，剛好沿直線運動至光滑絕緣的水平面C點，與水平面碰撞的瞬間小顆粒的豎直分速度立即減為零，而水平分速度不變，小顆粒運動至D處剛好離開水平面，然后沿圖示曲線DP軌跡運動，AC與水平面夾角α＝30°，重力加速度為g，求：
(1)勻強電場的場強E；
(2)AD之間的水平距離d；
(3)已知小顆粒在軌跡DP上某處的最大速度為v_m，該處軌跡的曲率半徑是距水平面高度的k倍，則該處的高度為多大？