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manfen5.com 满分网自由电子激光器原理如图所示,自由电子经电场加速后,从正中央射入上下排列着许多磁铁的磁场区域,相邻两磁铁相互紧靠且极性相反.电子在磁场力作用下“扭动”着前进,每“扭动”一次就会发出一个光子(不计电子发出光子后能量损失),两端的反射镜使光子来回反射,最后从透光的一端发射出激光.
(1)若激光器发射激光的功率为P=6.63×109W,频率为f=1016Hz,试求该激光器每秒发出的光子数(普朗克常量h=6.63×10-34J.s);
(2)若加速电压U=1.8×104V,电子质量m=9.0×10-31kg,电子电量e=1.6×10-19c,每对磁极间的磁场可看作是匀强磁场,磁感应强度B=9.0×10-4T,每个磁极左右宽L1=0.30m,垂直纸面方向长L2=1.Om.当电子从正中央垂直磁场方向射入时,电子可通过几对磁极?
(1)求出每个光子所带能量,根据激光器的发射功率可以求出激光光子数; (2)由几何关系,求出侧移量,从而确定通过磁极的个数; 【解析】 (1)每个激光光子的能量:E=hυ   ① 设激光器每秒发射n个光子 P=nE ② 由①②联立解得:n=1.0×1027   ③ (2)设电子经电场加速获得的速度为v, 由动能定理有:eU=mv2  ④ 设电子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R, evB=m   ⑤ 电子穿过每对磁极的侧移距离均相同,设每次侧移为s,如图所示, 由图可知s=R-  ⑥ 电子通过的磁极个数:N= 解得:N=5 答: (1)该激光器每秒发出的光子数为1.0×1027. (2)当电子从正中央垂直磁场方向射入时,电子可通过5对磁极.
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考点分析:
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如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电荷量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小为E(E小于manfen5.com 满分网).
(1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功.
(2)证明物块离开轨道落回水平面过程的水平距离与场强大小E无关,且为一常量.

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利用气体自激导电发光的霓虹灯,加上80V以上的电压才会点亮.利用图示1电路,可以在短时间内点亮霓虹灯.已知干电池电动势6V,内阻5Ω,线圈电阻35Ω,电路中线圈以外回路的电感可忽略不计.先开关闭合,经过一段时间,回路中电流为一定值;再断开开关,霓虹灯短时间内点亮,其I--U特性曲线如图2所示.试求:
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(1)闭合开关后,电路中的稳定电流值;
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在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材:
A.干电池(电动势约为1.5V,内阻小于1.5Ω)
B.电流表G(满偏电流2mA,内阻10Ω)
C.电流表A(0~0.6A,内阻约0.1Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A)
E.滑动变阻器R2(0~100Ω,1A)
F.定值电阻R3=990Ω
G.开关、导线若干
(1)为方便且能较准确地进行测量,应选用滑动变阻器______ (填写序号);
(2)请在下面所给方框内(图1)画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路原理图;
(3)某同学根据他设计的实验测出了六组I1(电流表G的示数)和I2(电流表A的示数),请在所给坐标纸上(图2)做出I1和I2的关系图线;
(4)由图线可求得被测电池的电动势E和内阻r.
  序号    1    2    3    4    5    6
  I1/mA    1.40    1.36    1-35    1.28    1.20    1.07
    I2/A    0.10    0.1 5    0.23    0.25    0.35    0.50
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(1)图(a)所示螺旋测微器的读数为______ mm;图(b)所示游标卡尺的读数为______ cm.
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(2)如图C示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3.图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.
①设AB的长度为L1,AO的长度为L2,CD的长度为L3,DO的长度为L4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量______,则玻璃砖的折射率可表示为______
②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将______ (填“偏大”、“偏小”或“不变”).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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