當(dāng)前位置： 2021年湖北省龍泉中學(xué)、宜昌一中高考物理聯(lián)考試卷（2月份）> 試題詳情

如圖所示，豎直放置的平行金屬板A、B間電壓為U₀，在B板右側(cè)CDMN矩形區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，DM邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，CD邊長(zhǎng)為
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L，緊靠電場(chǎng)右邊界存在垂直紙面水平向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)左右邊界為同心圓，圓心O在CDMN矩形區(qū)域的幾何中心，磁場(chǎng)左邊界剛好過(guò)M、N兩點(diǎn)。質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子，從A板由靜止開(kāi)始經(jīng)A、B極板間電場(chǎng)加速后，從邊界CD中點(diǎn)水平向右進(jìn)入矩形區(qū)域的勻強(qiáng)電場(chǎng)，飛出電場(chǎng)后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)矩形區(qū)域中的場(chǎng)強(qiáng)取某一值時(shí)，粒子從M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從N點(diǎn)返回電場(chǎng)區(qū)域，且粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡恰與磁場(chǎng)右邊界相切，粒子的重力忽略不計(jì)，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求粒子離開(kāi)B板時(shí)的速度v₁；
（2）求磁場(chǎng)右邊界圓周的半徑R；
（3）將磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和矩形區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)大小改變?yōu)檫m當(dāng)值時(shí)，粒子從MN間飛入磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)返回電場(chǎng)前，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間有最大值，求此最長(zhǎng)時(shí)間t_m。

【考點(diǎn)】帶電粒子由磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在直線(xiàn)邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；速度選擇器．

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：416引用：5難度：0.1

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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=
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L
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。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=
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tan
θ
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-
tan
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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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