（附加题）（10分）
自由电子激光器原理如图，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ν＝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=1.0m．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？

如图3所示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似打点计时器。当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是

A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极

B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极

C．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极

D．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极

下面能从本质上解释磁场产生原因的话不正确的是：

A．磁极产生磁场

B．电荷产生磁场

C．运动电荷产生磁场

D．永久磁体产生磁场

对于通电螺线管，下列说法中正确的是(     )

A．通电螺线管表现出来的磁性相当于条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极

B．通电螺线管外部的磁感线是从N极出来，进入S极的

C．通电螺线管内部的磁感线与螺线管轴线平行，由S极指向N极

D．把小磁针放在通电螺线管内，小磁针静止时，小磁针的N极指向螺线管的S极

关于安培力和洛伦兹力，如下说法中正确的是

A．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用

B．放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用

C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功

D．洛伦兹力不改变运动电荷的动量

在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果突然将磁场的磁感应强度增加一倍，则：

A．粒子运动速率增加一倍，周期变为原来的一半

B．粒子运动速率增加一倍，运动半径增加一倍

C．粒子运动速率不变，周期减半

D．粒子运动速率不变，周期不变

如图所示，一质量为m、电荷量为+q的带电粒子，（不计粒子重力），在O点以某一初速度与水平成60⁰射入磁场区域Ⅰ，粒子沿曲线Oabc运动，Oa、ab、bc都是半径相同的圆弧。粒子在每段圆弧上运动的时间都为t。现规定垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，则水平宽度相同的磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度B随x变化的关系是下图中的：

如图所示，在X>0，Y>0的空间中存在两个以水平面MN为界，磁感应强度大小均为B，方向相反的匀强磁场。一根上端开口、内壁光滑的绝缘细管，长为L，其底部有一质量为m、电量为+q的粒子。在水平外力作用下，保持细管始终平行于Y轴，沿X方向以速度匀速向右运动，且，不计粒子的重力。求：
（1）细管刚进入磁场时，粒子运动的加速度大小、方向；
（2）维持细管始终平行于Y轴向右匀速运动的过程中，水平外力所做的功；
（3）粒子第一次到达运动轨迹最高点的位置坐标。

如图所示，半径为、圆心为O₁的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场右侧有一坚直放置的平行金属板C和D，两板间距离为L，在MN板中央各有一个小孔O₂、O₃。O₁、O₂、O₃在同一水平直线上，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距也为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，闭合回路（导轨与导体棒的电阻不计）。整套装置处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，磁场方向垂直于斜面向上。整个装置处在真空室中，有一电荷量为+q、质量为m的粒子（重力不计），以速率v₀从圆形磁场边界上的最低点沿半径方向射入圆形磁场区域，最后从小孔O₃射出。现释放导体棒ab，其沿着斜面下滑后开始匀速运动，此时仍然从点沿半径方向射入圆形磁场区域的相同粒子恰好不能从O₃射出，而从圆形磁场的最高点F射出。求：
（1）圆形磁场的磁感应强度B^/。
（2）导体棒的质量M。
（3）棒下落h的整个过程中，导体棒ab克服安培力做的功为多少？

如图所示，空间内存在水平向右的匀强电场，在虚线MN的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为＋q的小颗粒自A点由静止开始运动，刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点，与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零，而水平分速度不变，小颗粒运动至D处刚好离开水平面，然后沿图示曲线DP轨迹运动，AC与水平面夹角α＝30°，重力加速度为g，求：
(1)匀强电场的场强E；
(2)AD之间的水平距离d；
(3)已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为v_m，该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍，则该处的高度为多大？