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行調(diào)控?,F(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為坐標原點,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)施加一定的勻強電場或者勻強磁場,使粒子可以到達相應的空間位置。
(1)在立方體內(nèi)施加沿y軸正向的勻強磁場,使粒子不飛出立方體,求施加磁場的磁感應強度B的最小值;
(2)在立方體內(nèi)施加沿y軸正向的勻強電場,使粒子只能從O'A'C'D'面飛出,求施加電場的電場強度E的最小值;
(3)在立方體內(nèi)施加沿y軸正向的勻強磁場,若磁感應強度大小為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)問的基礎上再加上沿y軸正向的勻強電場,電場強度為E=4.0×102N/C。問(3)中最大時間和最小時間對應的粒子能否從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(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
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1.如圖所示,在y軸的右方有一磁感應強度大小為B的方向垂直紙面向外的勻強磁場,在x軸的下方有一方向平行x軸向左的勻強電場?,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°的方向進入第四象限,最后到達y軸上的Q點(圖中未畫出)。已知電場的電場強度大小
,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電場,勻強電場的電場強度為E=103V/m,平行邊界N、P間有垂直紙面向外的勻強磁場,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?。?br />(2)勻強磁場磁感應強度的大??;
(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:177引用:4難度:0.5 -
3.如圖所示,在y>0的空間中存在沿y軸負方向的勻強電場,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點進入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,經(jīng)過坐標原點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)電場強度E的大??;
(2)磁感應強度B的大?。?br />(3)粒子從點P1到第一次經(jīng)過坐標原點O所用的時間t。發(fā)布:2024/12/15 17:30:1組卷:459引用:1難度:0.6
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