[九师联盟]2025~2026学年高三核心模拟卷(上)·(二)2物理答案

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18．（13分)自由电子激光器的工作原理简述如下：如图所示，由加速器产生的高能电子束水射入沿竖直方向排列、极性交替变换的一系列长为L、宽为d的磁极产生的磁场中，电子在磁场的作用下扭摆前进，因电子扭摆而产生电磁辐射。一个电子每扭摆一次（如从图中位置P到Q）就会发出一个光脉冲（即一个光子），位于激光器两端的反射镜使光子来回反射，最终从略为透光的右侧镜面射出激光。已知加速后的电子动能Ek=1.8x104eV，水射入磁场时速度与中轴线00＇的夹角0=45°，取电子质量m=9.0×10-31kg，电荷量e=1.6x10-19C，不计电子发出光子后能量的损失，磁极长度均为L=√2cm。若忽略左右磁极间的缝隙，磁极间磁场视为匀强磁场，不考虑相对论效应，则（1）为使电子能完成上述扭摆运动，磁极的宽度d至少应为多大？极间磁场的磁感应强度应为多大？（2）在图示PQ间先后激发两个光子的时间间隔是多少？（3）若该激光器发出的激光强度P激光=1.989×1012W/m²，激光的频率v=1016Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J·s。①求该激光器发出的激光束在单位体积内的光子数；②用该激光照射金属进行金属镂刻，激光照射时与金属表面垂直，其中的光子被吸收，另外的光子反弹，求金属表面所受的压强值。电子枪加速器扭摆磁铁圈激光高反射镜反射镜第18题图2025年高三教学测试物理试题卷第8页共8页