一質(zhì)子恰能作勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過正交電磁場(chǎng)．若要粒子穿過此區(qū)域后動(dòng)能增加，則（ ）
A．減弱磁場(chǎng)，其余條件不變
B．增強(qiáng)磁場(chǎng)，其余條件不變
C．電場(chǎng)反向，其余條件不變
D．換用初動(dòng)能與質(zhì)子相同的α粒子

示波器是一種多功能電學(xué)儀器，它的工作原理等效成下列情況：如圖甲所示，真空室中陰極K逸出電子（初速不計(jì)），經(jīng)過電壓為U₁的加速電場(chǎng)后，由小孔S沿水平金屬極板A、B間的中心線射入兩板間．金屬極板A、B長(zhǎng)均為l，相距為d，在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓，周期為T．前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢(shì)高于A板的電勢(shì)，電場(chǎng)全部集中在兩板之間，且分布均勻．在每個(gè)電子通過兩板間的短時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)視作恒定的．在兩極板右側(cè)與極板右端相距D處有一個(gè)與兩極板中心線垂直的熒光屏，中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交．熒光屏足夠大，能從兩極板間穿出的所有電子都能打在熒光屏上．當(dāng)t=0時(shí)，某一個(gè)電子恰好到達(dá)熒光屏坐標(biāo)原點(diǎn)O，這時(shí)，使熒光屏以恒定速度v沿水平x軸向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過一定的時(shí)間后，在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)（時(shí)間可忽略不計(jì)）熒光屏又跳回初始位置，然后做同樣的勻速運(yùn)動(dòng)．已知電子的質(zhì)量為m，帶電荷量為-e，不計(jì)電子的重力．求：

（1）電子剛進(jìn)入金屬極板A、B間時(shí)的初速度；
（2）要使所有的電子都能打在熒光屏上，圖乙中電壓的最大值U₀應(yīng)滿足什么條件？
（3）若已知U₀且滿足（2）中的條件，要使熒光屏上能顯示一個(gè)完整的波形，熒光屏必須每隔多長(zhǎng)時(shí)間回到初始位置？計(jì)算這個(gè)波形的峰值和長(zhǎng)度，并在圖丙中畫出這個(gè)波形．

如圖所示的直角坐標(biāo)系中，從直線x=-2l到y(tǒng)軸區(qū)域存在兩個(gè)大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中x軸上方的電場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向，x軸下方的電場(chǎng)方向沿y軸正方向．在電場(chǎng)左邊界從A（-2l，-l）點(diǎn)到C（-2l，0）點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，連續(xù)分布著電量為+q、質(zhì)量為m的粒子．從某時(shí)刻起，A點(diǎn)到C點(diǎn)間的粒子依次連續(xù)以相同速度v沿x軸正方向射入電場(chǎng)．從A點(diǎn)射入的粒子恰好從y軸上的A'（0，l）點(diǎn)沿x軸正方向射出電場(chǎng)，其軌跡如圖所示．不計(jì)粒子的重力及它們間的相互作用．
（1）求從AC間入射的粒子穿越電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間t和勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小；
（2）求在A、C間還有哪些坐標(biāo)位置的粒子，通過電場(chǎng)后也能沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)？
（3）為便于收集沿x軸正方向射出電場(chǎng)的所有粒子，若以直線x=2l上的某點(diǎn)為圓心的圓形區(qū)域內(nèi)，設(shè)計(jì)分布垂直于xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使得沿x軸正方向射出電場(chǎng)的粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，都能通過直線x=2l與圓形磁場(chǎng)邊界的一個(gè)交點(diǎn)．則磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑是多大？相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？

如圖所示的直角坐標(biāo)系中，從直線x=-2l到y(tǒng)軸區(qū)域存在兩個(gè)大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中x軸上方的電場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向，x軸下方的電場(chǎng)方向沿y軸正方向．在電場(chǎng)左邊界從A（-2l，-l）點(diǎn)到C（-2l，0）點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，連續(xù)分布著電量為+q、質(zhì)量為m的粒子．從某時(shí)刻起，A點(diǎn)到C點(diǎn)間的粒子依次連續(xù)以相同速度v沿x軸正方向射入電場(chǎng)．從A點(diǎn)射入的粒子恰好從y軸上的A'（0，l）點(diǎn)沿x軸正方向射出電場(chǎng)，其軌跡如圖所示．不計(jì)粒子的重力及它們間的相互作用．
（1）求從AC間入射的粒子穿越電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間t和勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大��；
（2）求在A、C間還有哪些坐標(biāo)位置的粒子，通過電場(chǎng)后也能沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)？
（3）為便于收集沿x軸正方向射出電場(chǎng)的所有粒子，若以直線x=2l上的某點(diǎn)為圓心的圓形區(qū)域內(nèi)，設(shè)計(jì)分布垂直于xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使得沿x軸正方向射出電場(chǎng)的粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，都能通過直線x=2l與圓形磁場(chǎng)邊界的一個(gè)交點(diǎn)．則磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑是多大？相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？

如圖所示的直角坐標(biāo)系中，從直線x=-2l到y(tǒng)軸區(qū)域存在兩個(gè)大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中x軸上方的電場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向，x軸下方的電場(chǎng)方向沿y軸正方向．在電場(chǎng)左邊界從A（-2l，-l）點(diǎn)到C（-2l，0）點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，連續(xù)分布著電量為+q、質(zhì)量為m的粒子．從某時(shí)刻起，A點(diǎn)到C點(diǎn)間的粒子依次連續(xù)以相同速度v沿x軸正方向射入電場(chǎng)．從A點(diǎn)射入的粒子恰好從y軸上的A'（0，l）點(diǎn)沿x軸正方向射出電場(chǎng)，其軌跡如圖所示．不計(jì)粒子的重力及它們間的相互作用．
（1）求從AC間入射的粒子穿越電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間t和勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大�。�
（2）求在A、C間還有哪些坐標(biāo)位置的粒子，通過電場(chǎng)后也能沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)？
（3）為便于收集沿x軸正方向射出電場(chǎng)的所有粒子，若以直線x=2l上的某點(diǎn)為圓心的圓形區(qū)域內(nèi)，設(shè)計(jì)分布垂直于xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使得沿x軸正方向射出電場(chǎng)的粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，都能通過直線x=2l與圓形磁場(chǎng)邊界的一個(gè)交點(diǎn)．則磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑是多大？相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？

如圖甲所示為一種研究高能粒子相互作用的裝置，兩個(gè)直線加速器均由k個(gè)長(zhǎng)度逐個(gè)增長(zhǎng)的金屬圓筒組成（整個(gè)裝置處于真空中。圖中只畫出了6個(gè)圓筒，作為示意），它們沿中心軸線排列成一串，各個(gè)圓筒相間地連接到正弦交流電源的兩端。設(shè)金屬圓筒內(nèi)部沒有電場(chǎng)，且每個(gè)圓筒間的縫隙寬度很小，帶電粒子穿過縫隙的時(shí)間可忽略不計(jì)。為達(dá)到最佳加速效果，需要調(diào)節(jié)至粒子穿過每個(gè)圓筒的時(shí)間恰為交流電的半個(gè)周期，粒子每次通過圓筒縫隙時(shí)，都恰為交流電壓的峰值。

甲

乙

質(zhì)量為m、電荷量為e的正、負(fù)電子分別經(jīng)過直線加速器加速后，從左、右兩側(cè)被導(dǎo)入裝置送入位于水平面內(nèi)的圓環(huán)形真空管道，且被導(dǎo)入的速度方向與圓環(huán)形管道中粗虛線相切。在管道內(nèi)控制電子轉(zhuǎn)彎的是一系列圓形電磁鐵，即圖甲中的A₁、A₂、A₃……A_n，共n個(gè)，均勻分布在整個(gè)圓周上（圖中只示意性地用細(xì)實(shí)線畫了幾個(gè)，其余的用細(xì)虛線表示），每個(gè)電磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)都是磁感應(yīng)強(qiáng)度均相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域都是直徑為d的圓形，改變電磁鐵內(nèi)電流的大小，就可改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度。經(jīng)過精確的調(diào)整，可使電子在環(huán)形管道中沿圖中粗虛線所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電子經(jīng)過每個(gè)電磁鐵時(shí)射入點(diǎn)和射出點(diǎn)都在電磁鐵內(nèi)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的同一條直徑的兩端，如圖乙所示，這就為實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電子的對(duì)撞作好了準(zhǔn)備。

（1）若正、負(fù)電子經(jīng)過直線加速器后的動(dòng)能均為E₀，它們對(duì)撞后發(fā)生湮滅，電子消失，且僅產(chǎn)生一對(duì)頻率相同的光子，則此光子的頻率為多大？（已知普朗克恒量為h，真空中的光速為c）

（2）若電子剛進(jìn)入直線加速器第一個(gè)圓筒時(shí)速度大小為v₀，為使電子通過直線加速器加速后速度為v₁加速器所接正弦交流電電壓的最大值應(yīng)當(dāng)多大？

（3）電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？

如圖甲所示，為一種研究高能粒子相互作用的裝置，兩個(gè)直線加速器均由k個(gè)長(zhǎng)度逐個(gè)增長(zhǎng)的金屬圓筒組成(整個(gè)裝置處于真空中，圖中只畫出了6個(gè)圓筒，作為示意)，它們沿中心軸線排列成一串，各個(gè)圓筒相間地連接到正弦交流電源的兩端。設(shè)金屬圓筒內(nèi)部沒有電場(chǎng)，且每個(gè)圓筒間的縫隙寬度很小，帶電粒子穿過縫隙的時(shí)間可忽略不計(jì)。為達(dá)到最佳加速效果，需要調(diào)節(jié)至粒子穿過每個(gè)圓筒的時(shí)間恰為交流電的半個(gè)周期，粒子每次通過圓筒間縫隙時(shí)，都恰為交流電壓的峰值。

質(zhì)量為m、電荷量為e的正、負(fù)電子分別經(jīng)過直線加速器加速后，從左、右兩側(cè)被導(dǎo)入裝置送入位于水平面內(nèi)的圓環(huán)形真空管道，且被導(dǎo)入的速度方向與圓環(huán)形管道中粗虛線相切。在管道內(nèi)控制電子轉(zhuǎn)彎的是一系列圓形電磁鐵，即圖中的A₁、A₂、A₃…A_n，共n個(gè)，均勻分布在整個(gè)圓周上(圖中只示意性地用實(shí)線畫了幾個(gè)，其余的用虛線表示)，每個(gè)電磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)都是磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域都是直徑為d的圓形。改變電磁鐵內(nèi)電流的大小，就可改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度。經(jīng)過精確的調(diào)整，可使電子在環(huán)形管道中沿圖中粗虛線所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電子經(jīng)過每個(gè)電磁鐵時(shí)射入點(diǎn)和射出點(diǎn)都在圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的同一條直徑的兩端，如圖乙所示。這就為實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電子的對(duì)撞作好了準(zhǔn)備。

圖甲

圖乙

(1)據(jù)相對(duì)論知，當(dāng)1時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量和靜止時(shí)的能量之差等于物體的動(dòng)能。若正、負(fù)電子經(jīng)過直線加速器后的動(dòng)能均為E₀(能滿足vc)，它們對(duì)撞后發(fā)生湮滅，電子消失，且僅產(chǎn)生一對(duì)頻率相同的光子，則此光子的頻率為多大？(已知普朗克常量為h，真空中的光速為c)?

(2)若電子剛進(jìn)入直線加速器第一個(gè)圓筒時(shí)速度大小為v₀,為使電子通過直線加速器后速度為v，加速器所接正弦交流電壓的最大值應(yīng)當(dāng)多大？

(3)電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？(相鄰兩電磁鐵的間距忽略不計(jì))