當(dāng)前位置： 2023年陜西省咸陽(yáng)市高考物理一模試卷> 試題詳情

在芯片制造過(guò)程中，離子注入是其中一道重要的工序。如圖，是離子注入工作原理示意圖，正離子質(zhì)量為m,電荷量為q,經(jīng)電場(chǎng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器，然后通過(guò)磁分析器，選擇出特定比荷的正離子，經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后注入處在水平面上的晶圓硅片。速度選擇器、磁分析器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向均垂直紙面向外；速度選擇器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E，方向分別為豎直向上和垂直紙面向外。磁分析器截面是內(nèi)外半徑分別為R₁和R₂的四分之一圓弧，其兩端中心位置M和N處各有一小孔；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的分布區(qū)域是一棱長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體，晶圓放置在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)底面處。當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，正離子恰好豎直注入到晶圓上的O點(diǎn)，O點(diǎn)也是偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)底面的中心。以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立xOy坐標(biāo)系，x軸垂紙面向外。整個(gè)系統(tǒng)處于真空中，不計(jì)正離子重力，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)直接打在晶圓上的正離子偏轉(zhuǎn)的角度都很小，已知當(dāng)α很小時(shí)，滿足：sinα=α，cosα=1-
1
2
α
2
。
（1）求正離子通過(guò)速度選擇器后的速度大小v及磁分析器選擇出的正離子的比荷；
（2）當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加磁場(chǎng)時(shí)，設(shè)正離子注入到顯上的位置坐標(biāo)為（x,y），請(qǐng)利用題設(shè)條件，求坐標(biāo)（x,y）的值。

【考點(diǎn)】與速度選擇器相結(jié)合的質(zhì)譜儀；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)．

【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：118引用：3難度：0.5

相似題

1．如圖所示是某種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子束恰能沿直線通過(guò)速度選擇器，并從環(huán)狀D形盒的中縫（寬度略大于粒子直徑）射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₀、方向垂直紙面指向里的環(huán)形磁場(chǎng)區(qū)域。環(huán)狀D形盒的外半徑為2R，內(nèi)半徑為R，外殼的厚度不計(jì)，出口M、N之間放置照相底片，底片能記錄粒子經(jīng)過(guò)出口時(shí)的位置。已知速度選擇器中電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B（磁場(chǎng)方向未畫(huà)出）。不計(jì)粒子重力，若帶電粒子能夠打到照相底片，求：?
（1）B的方向以及粒子進(jìn)入環(huán)形D形盒時(shí)的速度大??；
（2）環(huán)狀D形盒中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₀的大小范圍。
發(fā)布：2024/8/14 5:0:1組卷：24引用：1難度：0.5
解析
2．如圖為質(zhì)譜儀的原理示意圖，電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)后進(jìn)入粒子速度選擇器，選擇器中存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E、方向水平向右．已知帶電粒子能夠沿直線穿過(guò)速度選擇器，從G點(diǎn)垂直MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是一個(gè)以直線MN為邊界、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，最終到達(dá)照相底片的H點(diǎn)．可測(cè)量出G、H間的距離為l.帶電粒子的重力可忽略不計(jì)．求
（1）粒子從加速電場(chǎng)射出時(shí)速度ν的大小．
（2）粒子速度選擇器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁的大小和方向．
（3）偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₂的大?。?/h2>
發(fā)布：2024/9/14 5:0:10組卷：360引用：19難度：0.5
解析

3．甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、速度選擇器、霍爾元件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖丁中元件的導(dǎo)電粒子是自由電子。下列說(shuō)法中正確的是（　?。?br />

A．圖甲中增大交變電場(chǎng)的電壓可增大粒子的最大動(dòng)能

B．圖乙中可以判斷出通過(guò)R的電流方向?yàn)閺腶到b

C．圖丙中特定速率的粒子從左右兩側(cè)沿軸線進(jìn)入后都做直線運(yùn)動(dòng)

D．圖丁中所通電流和所加磁場(chǎng)如圖所示時(shí)，左側(cè)N端電勢(shì)低于右側(cè)M端

發(fā)布：2024/9/29 0:0:1組卷：159引用：2難度：0.5

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3．甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、速度選擇器、霍爾元件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖丁中元件的導(dǎo)電粒子是自由電子。下列說(shuō)法中正確的是（ ?。?br />

3．甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、速度選擇器、霍爾元件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖丁中元件的導(dǎo)電粒子是自由電子。下列說(shuō)法中正確的是（　?。?br />