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(jìn)，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h=6.63×10^-34 J?s）
（2）若加速電壓U=1.8×10 ⁴ V，取電子質(zhì)量m=9×10^-31 kg，電子電荷量e=1.6×10^-19C．每對磁極間的磁場可看作勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=9×10^-4 T．每個磁極的左右寬度為L=30cm，厚度為2L．忽略左右磁極間的縫隙距離，認(rèn)為電子在磁場中運(yùn)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(yùn)動軌跡的示意圖（尺寸比圖甲略有放大）．

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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(jìn)，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h=6.63×10^-34 J?s）
（2）若加速電壓U=1.8×10 ⁴ V，取電子質(zhì)量m=9×10^-31 kg，電子電荷量e=1.6×10^-19C．每對磁極間的磁場可看作勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=9×10^-4 T．每個磁極的左右寬度為L=30cm，厚度為2L．忽略左右磁極間的縫隙距離，認(rèn)為電子在磁場中運(yùn)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(yùn)動軌跡的示意圖（尺寸比圖甲略有放大）．

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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(jìn)，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？
（2）若加速電壓U=1.8×10 ⁴ V，取電子質(zhì)量m=9×10^-31 kg，電子電荷量e=1.6×10^-19C．每對磁極間的磁場可看作勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=9×10^-4 T．每個磁極的左右寬度為L=30cm，厚度為2L．忽略左右磁極間的縫隙距離，認(rèn)為電子在磁場中運(yùn)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(yùn)動軌跡的示意圖（尺寸比圖甲略有放大）．

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一、選擇題(每題4分，共4×10=40分，其中有些題只有一個答絮正確，有些有多個答

    案正確，全選對的得4分，選不全但無錯的給2分，有選錯的不得分)

1．CD    2．B      3．D      4．AC    5．AD    6．CD

7． C     8．AD    9．  B    10．A

二、實驗題(每空3分，共15分)

11．(1)增大    (2)減小  12．(1)  >    (2)不需要    (3)

三、計算題   

13  (10分)解：(1)火車從第一根路標(biāo)到第二根路標(biāo)的過程，中間時刻速度

    ………………………………………………………………(2分)

  火車第二根路標(biāo)到第三根路標(biāo)的過程，中間時刻速度

………………………………………………（2分）

（2）…………………………………………………………（2分）

14．(10分)(1)設(shè)宇航員質(zhì)量m．所受支持力F

…………………………………………………………………………（2分）

…………………………………………………………………………………（2分）

(2)當(dāng)運(yùn)動到最低點(diǎn)時支持力最大

 ………………………………………………………………………（2分）

   …………………………………………………………………………………（2分）

 …………………………………………………………………（2分）

15．（13分）（1）對細(xì)管：得 …………………………………（2分）

    (2)對小球：由得………………………………………………（2分）

    (3)小球與管底發(fā)生彈性碰撞，．設(shè)碰后小球和細(xì)管速度分別為v₁,v₂由彈性碰撞規(guī)律有：

………………………………………………………………………(2分)

……………………………………………………………（2分）

   得： …………………………………………………(2分)

  (若直接說明等質(zhì)量物體彈性碰撞速度交換得到此結(jié)論，給2分)

  碰后，小球作自由落體運(yùn)動，細(xì)管作勻速直線運(yùn)動，設(shè)再經(jīng)時間t發(fā)生第二次碰撞，小

  球速度為有m………………………………………………………(1分)

  ……………………………………………………………………………(1分)

  第二次相碰s₁=s₂………………………………………………………………(1分`)

  t…………………………………………………………………………(1分)

  得……………………………………………………………………(1分)

16．(12分)解①取平板車與鐵塊為研究系統(tǒng)，由M>m，系統(tǒng)每次與墻碰后總動量向右，

  經(jīng)多次反復(fù)與墻碰撞，最終二者停在墻邊，又因碰撞不損失機(jī)械能，系統(tǒng)的動能全在

  M相對m滑動時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。設(shè)M相對m滑動的距離為s，則．：

……………………………………………………………………(2分)

解得: ………………………………………………………(2分)

欲使M不從小車上落下，則L≥s故小車至少長…………………(1分)

②小車第一次反彈向左以10m／s的速度做減速運(yùn)動，直到速度為零，其加速度大小為

…………………………………………………………………(1分)

故小車第一次向左的最大位移為，代人數(shù)據(jù)得…………………(1分)

設(shè)小車第n一1次碰后速度v_n-1，第n次碰前速度為v_n，則第n一1次碰后到第n次碰

前過程動量守恒，有：Mv_n-1-mv_n-1=(m+M)v_n………………………………………………(1分)

   ……………………………………………………………(1分)

第n一1次碰后小車向左減速的最大位移為……………………………(1分)

隨后向右加速距離為，顯然所以在碰前有相等速度

第n次碰后向左運(yùn)動的最大位移…………………………………………(1分)

所以，即成毒比數(shù)列

 小車運(yùn)動的總路程為：

解法2：一次一次累計也可以