在芯片制造過程中，離子注入是其中一道重要的工序。為了準(zhǔn)確的注入離子，需要在一個有限空間中用電磁場對離子的運動軌跡進(jìn)行調(diào)控。現(xiàn)在，我們來研究一個類似的模型。在空間內(nèi)存在邊長L=0.64m的立方體OACD-O'A'C'D'，以O(shè)為坐標(biāo)原點，沿OA、OO'和OD方向分別建立x、y、z軸。在OACD面的中心M處存在一粒子發(fā)射源，可在底面內(nèi)沿任意方向發(fā)射初速度為v0=8.0×104m/s，比荷qm=1.0×108C/kg的帶正電粒子（不計重力）?？稍趨^(qū)域內(nèi)施加一定的勻強(qiáng)電場或者勻強(qiáng)磁場，使粒子可以到達(dá)相應(yīng)的空間位置。
（1）在立方體內(nèi)施加沿y軸正向的勻強(qiáng)磁場，使粒子不飛出立方體，求施加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值；
（2）在立方體內(nèi)施加沿y軸正向的勻強(qiáng)電場，使粒子只能從O'A'C'D'面飛出，求施加電場的電場強(qiáng)度E的最小值；
（3）在立方體內(nèi)施加沿y軸正向的勻強(qiáng)磁場，若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=4.0×10-3T，求粒子在磁場中運動時間的最大值tmax和最小值tmin；
（4）在（3）問的基礎(chǔ)上再加上沿y軸正向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E=4.0×102N/C。問（3）中最大時間和最小時間對應(yīng)的粒子能否從O'A'C'D'面飛出？若粒子不能從O'A'C'D'面飛出，請寫出這些粒子飛出立方體區(qū)域時的空間坐標(biāo)（x,y,z）。
v
0
=
8
.
0
×
1
0
4
m
/
s
q
m
=
1
.
0
×
1
0
8
C
/
kg
【考點】帶電粒子由磁場進(jìn)入電場中的運動．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/9/30 5:0:1組卷：20引用：2難度：0.3
相似題
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1．如圖所示，在y軸的右方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，在x軸的下方有一方向平行x軸向左的勻強(qiáng)電場?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子由靜止經(jīng)過加速電壓為U的電場加速，并從y軸上的A點垂直y軸進(jìn)入第一象限，而后從x軸上的P處以與x軸正方向夾角為60°的方向進(jìn)入第四象限，最后到達(dá)y軸上的Q點（圖中未畫出）。已知電場的電場強(qiáng)度大小，不考慮粒子受到的重力，則（ ?。?/h2>E=BqU6m發(fā)布：2024/12/20 7:0:1組卷：102引用：1難度：0.3 -
2．如圖所示，平行邊界M、N間有垂直邊界向右的勻強(qiáng)電場，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E=103V/m,平行邊界N、P間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，相鄰邊界間距均為L=0.2m,一個質(zhì)量為m=10-11kg、電荷量為q=10-7C的帶正電的粒子從電場中緊靠邊界M的O點，以垂直電場方向向上、大小為v0=2×103m/s的初速度射入電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，粒子進(jìn)入磁場，粒子剛好不從磁場的邊界P射出磁場。不計粒子的重力，求：
（1）粒子從O開始第一次運動到邊界N時速度的大小；
（2）勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；
（3）粒子第一次在磁場中運動的時間。發(fā)布：2024/12/20 2:30:1組卷：178引用：4難度：0.5 -
3．如圖所示，在y＞0的空間中存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，在y＜0的空間中存在方向垂直xOy平面（紙面）向外的勻強(qiáng)磁場，一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子，比荷C/kg,自y軸上的P1點以速率v0=10m/s沿x軸正方向射入電場；然后經(jīng)過x軸上的P2點進(jìn)入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后，經(jīng)過坐標(biāo)原點O返回第一象限。已知OP1=d=1m,OP2=2qm=13×10-2m,不計粒子重力。求：3d=23
（1）電場強(qiáng)度E的大?。?br />（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；
（3）粒子從點P1到第一次經(jīng)過坐標(biāo)原點O所用的時間t。發(fā)布：2024/12/15 17:30:1組卷：460引用：1難度：0.6
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