自由电子激光器是利用高速电子束射入方向交替变化的磁场,使电子在磁场中摆动着前进,进而产生激光的一种装置.在磁场中建立与磁场方向垂直的平面坐标系xOy,如图8-2-25所示.方向交替变化的磁场随x坐标变化的图线如图8-2-26所示,每个磁场区域的宽度,磁场的磁感应强度大小B=3.75×10-4 T,规定磁场方向垂直纸面向外为正方向.现将初速度为零的电子经电压U=4.5×103 V的电场加速后,从坐标原点沿x轴正方向射入磁场.电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=9×10-31 kg,不计电子的重力,不考虑电子因高速运动而产生的影响.
图8-2-25
图8-2-26
(1)电子从坐标原点进入磁场时的速度大小为多少?
(2)请在图8-2-25中画出x=0至x=4L区域内电子在磁场中运动的轨迹,计算电子通过图8-2-26中各磁场区域边界时位置的纵坐标并在图中标出;
(3)从x=0至x=NL(N为整数)区域内电子运动的平均速度大小为多少?
如图所示,是匀强电场中的三点,并构成一等边三角形,每边长为
,将一带电量
的电荷从a点移到b点,电场力做功
;若将同一点电荷从a点移到c点,电场力做功W2=6×10-6J,试求匀强电场的电场强度E。
如图所示,用长为的金属丝弯成半径为r的圆弧,但在A、B之间留有宽度为d的间隙,且
,将电量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上,求圆心处的电场强度。
图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q,求该三角形中心O点处的场强大小和方向。
试证明竖直方向的弹簧振子的振动是简谐运动
两根质量均可不计的弹簧,劲度系数分别为K1、K2,它们与一个质量为m的小球组成的弹簧振子,如图1所示。试证明弹簧振子做的运动是简谐运动。