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有一帶負電的小球，其帶電量q= -C。如圖所示，開始時靜止在場強E=200N/C的勻強電場中的P點，靠近電場極板B有一擋板要S，小球與擋板S的距離h=5cm，與A板距離H=45cm，小球的重力忽略不計。在電場力作用下小球向左運動，與擋板S相碰后電量減少到碰前的k倍，已知，而碰撞過程中小球的機械能不損失。

（1）設勻強電場中擋板S所在位置的電勢為零，則電場中P 點的電勢為多少？小球在P點時的電勢能為多少？（電勢能用E來表示）

（2）小球從P點出發第一次回到最右端的過程中電場力對小球做了多少功？

（3）小球經過多少次碰撞后，才能抵達A板？（取

有一帶負電的小球，其帶電量q= -C。如圖所示，開始時靜止在場強E=200N/C的勻強電場中的P點，靠近電場極板B有一擋板要S，小球與擋板S的距離h=5cm，與A板距離H=45cm，小球的重力忽略不計。在電場力作用下小球向左運動，與擋板S相碰后電量減少到碰前的k倍，已知k=，而碰撞過程中小球的機械能不損失。
（1）設勻強電場中擋板S所在位置的電勢為零，則電場中P點的電勢為多少？小球在P點時的電勢能為多少？（電勢能用E來表示）
（2）小球從P點出發第一次回到最右端的過程中電場力對小球做了多少功？
（3）小球經過多少次碰撞后，才能抵達A板？（取

(14分) 有一帶負電的小球，其帶電量q = -C。如圖所示，開始時靜止在場強E=200N/C的勻強電場中的P點，靠近電場極板B有一擋板S，小球與擋板S的距離h=5cm，與A板距離H=45cm，小球的重力忽略不計。在電場力作用下小球向左運動，與擋板S相碰后電量減少到碰前的k倍，已知k=，而碰撞過程中小球的機械能不損失。（1）設勻強電場中擋板S所在位置的電勢為零，則電場中P點的電勢為多少？小球在P點時的電勢能為多少？（電勢能用ε來表示）（2）小球從P點出發第一次到達最右端的過程中電場力對小球做了多少功？（3）小球經過多少次碰撞后，才能抵達A板？（取

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

質量為m、電荷量為e的正、負電子分別經過直線加速器加速后，從左、右兩側被導入裝置送入位于水平面內的圓環形真空管道，且被導入的速度方向與圓環形管道中粗虛線相切。在管道內控制電子轉彎的是一系列圓形電磁鐵，即圖中的A₁、A₂、A₃…A_n，共n個，均勻分布在整個圓周上(圖中只示意性地用實線畫了幾個，其余的用虛線表示)，每個電磁鐵內的磁場都是磁感應強度相同的勻強磁場，磁場區域都是直徑為d的圓形。改變電磁鐵內電流的大小，就可改變磁場的磁感應強度，從而改變電子偏轉的角度。經過精確的調整，可使電子在環形管道中沿圖中粗虛線所示的軌跡運動，這時電子經過每個電磁鐵時射入點和射出點都在圓形勻強磁場區域的同一條直徑的兩端，如圖乙所示。這就為實現正、負電子的對撞作好了準備。

圖甲

圖乙

(1)據相對論知，當1時，物體運動時的能量和靜止時的能量之差等于物體的動能。若正、負電子經過直線加速器后的動能均為E₀(能滿足vc)，它們對撞后發生湮滅，電子消失，且僅產生一對頻率相同的光子，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)若電子剛進入直線加速器第一個圓筒時速度大小為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當多大？

(3)電磁鐵內勻強磁場的磁感應強度B為多大？(相鄰兩電磁鐵的間距忽略不計)