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2022年上海市楊浦區(qū)高考物理模擬試卷
>
試題詳情
在芯片制造過程中,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,離子經(jīng)電場(chǎng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器,然后通過磁分析器,選擇出特定比荷的離子,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R
1
和R
2
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),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軸垂直紙面向外。整個(gè)系統(tǒng)置于真空中,不計(jì)離子重力,經(jīng)過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)直接打在晶圓上的離子偏轉(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)求離子通過速度選擇器后的速度大小v及磁分析器選擇出的離子的比荷;
(2)當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加電場(chǎng)時(shí),求離子注入到晶圓上的位置坐標(biāo)(x
1
,y
1
);
(3)當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加磁場(chǎng)時(shí),設(shè)離子注入到晶圓上的位置坐標(biāo)為(x
2
,y
2
),請(qǐng)利用題設(shè)條件證明:y
2
=x
1
;
(4)當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)同時(shí)加上電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí),求離子注入到晶圓上的位置坐標(biāo)(x
3
,y
3
),并簡(jiǎn)要說明理由。
【考點(diǎn)】
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)
;
牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題
;
從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問題
;
牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用
.
【答案】
見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0
組卷:178
引用:3
難度:0.6
相似題
1.
如圖所示,一對(duì)長(zhǎng)平行柵極板水平放置,極板外存在方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),極板與可調(diào)電源相連,正極板上O點(diǎn)處的粒子源垂直極板向上發(fā)射速度為v
0
、帶正電的粒子束,單個(gè)粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q,一足夠長(zhǎng)的擋板OM與正極板成37°角傾斜放置,用于吸收打在其上的粒子,C、P是負(fù)極板上的兩點(diǎn),C點(diǎn)位于O點(diǎn)的正上方,P點(diǎn)處放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收從上方打入的粒子,CP長(zhǎng)度為L(zhǎng)
0
,忽略柵極的電場(chǎng)邊緣效應(yīng)、粒子間的相互作用及粒子所受重力,sin37°=
3
5
。
(1)若粒子經(jīng)電場(chǎng)加速一次后正好打在P點(diǎn)處的粒子靶上,求可調(diào)電源電壓U
0
的大小;
(2)調(diào)整電壓的大小,使粒子不能打在擋板OM上,求電壓的最小值U
min
;
(3)若L
0
=
5
m
v
0
q
B
,當(dāng)電壓從零開始連續(xù)緩慢增加時(shí),求粒子靶最多能接收到幾種能量的粒子。(假定在每個(gè)粒子的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中電壓恒定)
發(fā)布:2024/10/19 11:0:2
組卷:23
引用:1
難度:0.5
解析
2.
如圖所示,電子射線管放在U形磁鐵的N極和S極之間,射線管的P和Q兩極分別接在直流高壓電源的正極和負(fù)極,此時(shí)熒光屏上顯示的電子束運(yùn)動(dòng)徑跡將( ?。?/h2>
A.向上偏轉(zhuǎn)
B.向下偏轉(zhuǎn)
C.不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
D.先向上偏轉(zhuǎn)后向下偏轉(zhuǎn)
發(fā)布:2024/10/20 4:0:2
組卷:8
引用:2
難度:0.7
解析
3.
如圖所示,在xOy平面內(nèi),有一曲線,其函數(shù)關(guān)系滿足
y
=
x
2
4
,在曲線上有一點(diǎn)P,其x軸坐標(biāo)x=2m,在y軸上有一Q點(diǎn),其坐標(biāo)為
(
0
,
1
+
2
3
)
。從Q點(diǎn)沿平行于x軸方向以初速度v
0
射入一質(zhì)量為m=2×10
-9
kg、帶電量大小為q=10
-5
C的帶電粒子(不計(jì)重力),在一象限存在垂直于xOy平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),該帶電粒子恰好通過P點(diǎn),則( )
A.該帶電粒子帶正電,初速度
v
0
=
4
3
3
×
1
0
4
m
/
s
B.該帶電粒子從Q到P的時(shí)間為
t
=
π
×
10
-
4
3
s
C.該帶電粒子的軌道半徑
R
=
3
m
D.若保持其它條件不變,將磁場(chǎng)撤去,加一沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),該粒子也恰好從P點(diǎn)射出,則電場(chǎng)強(qiáng)度
E
=
32
3
3
×
1
0
4
N
/
C
發(fā)布:2024/10/25 13:30:2
組卷:30
引用:2
難度:0.7
解析
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