當(dāng)前位置： 2023年湖北省荊門市龍泉、荊州、宜昌一中三校高考物理聯(lián)考試卷（5月份）> 試題詳情

如圖所示，在紙面內(nèi)有一平面直角坐標(biāo)系xOy,其第一象限內(nèi)有一沿y軸負(fù)方向的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，其右側(cè)邊界滿足方程y=x²，如圖中虛線所示，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=4V/m。第三象限內(nèi)（包含x軸負(fù)半軸）存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=
π
4
T。在第一象限內(nèi)虛線右側(cè)、縱坐標(biāo)0≤y≤0.25m區(qū)域內(nèi)有大量（速度相等）沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，粒子電荷量q=+8×10^-6C，質(zhì)量m=1×10^-6kg。已知從邊界上橫坐標(biāo)為x=0.1m以初速度v₀處飛入的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)飛出電場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)粒子重力和粒子之間的相互作用力，求：

（1）粒子的初速度v₀；
（2）所有粒子離開電場(chǎng)時(shí)，其速度方向與x軸負(fù)方向所成夾角的范圍；
（3）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間和出磁場(chǎng)的坐標(biāo)。

【考點(diǎn)】帶電粒子由磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：124引用：1難度：0.4

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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)的中軸線垂直，與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的中軸線平行，且與勻強(qiáng)電場(chǎng)中心和柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軸線的距離分別為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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