當(dāng)前位置： 2022-2023學(xué)年天津四十七中高三（上）期末物理試卷> 試題詳情

如圖所示，右板中央開(kāi)有一小孔的豎直平行板電容器左極板中央有一質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，給兩板加電壓后離子由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，之后以速度v₀進(jìn)入水平放置的速度選擇器并做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度選擇器上下兩平行板相距為d、板間有方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；速度選擇器右側(cè)的直角坐標(biāo)系。xOy的第一象限被直線(xiàn)OP分成區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ，OP和x軸的夾角α，區(qū)域Ⅰ內(nèi)有場(chǎng)強(qiáng)大小跟速度選擇器相同、方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。離子從y軸上某點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域Ⅰ，之后垂直O(jiān)P方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ且恰好未從x軸射出，不計(jì)離子的重力。求：
（1）豎直平行板電容器及速度選擇器兩板間的電壓大??；
（2）磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；
（3）離子從剛進(jìn)入電場(chǎng)到再次進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)所用的時(shí)間。

【考點(diǎn)】帶電粒子由磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)；速度選擇器；從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題．

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：185引用：1難度：0.2

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1．半導(dǎo)體摻雜是集成電路生產(chǎn)中最基礎(chǔ)的工作，某公司開(kāi)發(fā)的第一代晶圓摻雜機(jī)主要由三部分組成：離子發(fā)生器，控制器和標(biāo)靶。簡(jiǎn)化模型如圖所示，離子發(fā)生器產(chǎn)生電量為+q,質(zhì)量為m的離子，以足夠大速度v₀沿電場(chǎng)的中央軸線(xiàn)飛入電場(chǎng)；控制器由靠得很近的平行金屬板A、B和相互靠近的兩個(gè)電磁線(xiàn)圈構(gòu)成（忽略邊緣效應(yīng)），極板A、B長(zhǎng)為L(zhǎng)₁，間距為d,加上電壓時(shí)兩板間的電場(chǎng)可當(dāng)作勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩電磁線(xiàn)圈間的圓柱形磁場(chǎng)可以當(dāng)作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流的關(guān)系B=kI，k為常數(shù)，勻強(qiáng)電場(chǎng)與（柱形）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的中軸線(xiàn)互相垂直相交，磁場(chǎng)橫截面的半徑為r₀；標(biāo)靶是半徑為R的單晶硅晶圓，并以晶圓圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立Oxy正交坐標(biāo)系。晶圓與勻強(qiáng)電場(chǎng)的中軸線(xiàn)垂直，與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的中軸線(xiàn)平行，且與勻強(qiáng)電場(chǎng)中心和柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軸線(xiàn)的距離分別為L(zhǎng)₂和L₃，其中R=
3
L
3
。U_AB=0，I=0時(shí)，離子恰好打到晶圓的（0，0）點(diǎn)。
（1）當(dāng)I=0，U_AB=U₁時(shí)，離子恰好能打到（0，-R）點(diǎn)，求U₁的值。
（2）當(dāng)U_AB=0，I=I₁時(shí)，離子能打到點(diǎn)（R，0），求I₁的值。
（3）試導(dǎo)出離子打到晶圓上位置（x,y）與U_AB和I的關(guān)系式。（提示：tanθ=
2
tan
θ
2
1
-
tan
2
θ
2
）
發(fā)布：2024/11/12 19:30:1組卷：284引用：3難度：0.1
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