当前位置: 高中物理 / 解答题
  • 1. (2024高三上·湖南模拟) 自由电子激光器是以自由电子束为工作物质,将相对论性电子束的动能转变成相干的电磁辐射能的装置,其中产生电磁波的核心装置为“扭摆器”(如图所示),由沿z方向交错周期排列的2n对宽度为a的永磁体组成( , 2a被称为扭摆器的“空间周期”),产生x方向的周期静磁场。本题我们利用高中知识,在被简化的模型中分析注入扭摆器的电子的运动。已知电子质量为m,带电荷-e,一束电子经加速后由弯曲磁体沿yOz平面引入扭摆器,不考虑引入过程速度损失,不考虑任何相对论效应,忽略电磁辐射过程的动能损耗。

    1. (1) 假设一对永磁体间的磁感应强度恒定为 , 电子束中电子进入扭摆器的初速度与z轴夹角为30°,且能经过扭摆器后被完整收集,求:

      ①电子束加速器的加速电压U;

      ②该电子束中的一个电子在扭摆器中的运动时间T。

    2. (2) 实际上,扭摆器的一个空间周期内,磁感应强度的大小是有变化的,一对永磁体间沿x轴的磁感应强度随与该对永磁体最左边的水平距离d近似满足的线性关系(的方向由N极指向S极),电子束经电压加速后沿z轴正方向进入扭摆器,仍然能经过扭摆器后被完整收集,求电子运动过程偏离z轴的最大距离

      (提示:①实验中,可认为是相当弱的磁场;②可能用到的数学公式:时,

    【知识点】
    考点
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