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【题目】离子注入机是将所需离子经过加速、选择、扫描从而将离子“注入”半导体材料的设备。其整个系统如甲图所示。其工作原理简化图如乙图所示。MN是理想平行板电容器,N板正中央有一小孔A作为离子的喷出口,在电容器的正中间O1有一粒子源,该粒子源能和电容器同步移动或转动。为了研究方便建立了如图所示的xoy平面,y轴与平行于y轴的直线(x=)区域内有垂直

纸面向里的匀强磁场。粒子源持续不断地产生质量为m、电量为q的正粒子(不计电荷间的相互作用、初速度和重力,不考虑磁场边界效应)。已知O1A与x轴重合,各点坐标A(0,0)、B(,0)、C()、D()。

(1)当UMN=U0时,求这些粒子经电容器MN加速后速度v的大小;

(2)电容器的电压连续可调,当磁场的磁感应强度恒为B=,求粒子从D点射出时,电容器的电压(用U0表示);

(3)保持(2)问中的磁感应强度B和打到D点时的电压不变,欲使粒子打到C点,可将电容器和粒子源绕O点同步旋转,求旋转的角度大小;

(4)请在直线x=右方设置一个或多个电场、磁场区域(或组合),使得(2)问中从D点出射的粒子最终从x轴上沿x轴正方向射出(只需画出场或组合场的范围、方向,并大致画出粒子的运动轨迹

【答案】(1)(2)(3)230(4)轨迹如图;

【解析】

试题分析:(1)

得:

(2)粒子从D点射出时,设半径为r,所加电压为U,

由几何关系有:

得:

又:

得:

(3)设应旋转的角度为α,从C点射出时,其轨迹如图所示

由几何关系有:

所以:

θ=300

又:弦切角等于圆心角的一半

∠CO=530

因而:α=∠COB-θ=530-300=230

即应旋转的角度为230

(4)如图所示。用其它方法正确同样给分

练习册系列答案
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A、粒子将沿x轴正方向一直向前运动

B、粒子在P点与Q点加速度大小相等、方向相反

C、粒子经过P点与Q点时,动能相等

D、粒子经过P点与Q点时,电场力做功的功率相等

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1警车发动起来后要多长的时间才能追上违章的货车?

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1)由图2纸带可求出加速度大小为 m/s2(保留二位有效数字),该纸带所对应的实验场景是__(填ABC),其理由是

2)选用场景C的装置来验证机械能守恒定律的实验中,下列说法正确的是

A.应选择下端带橡胶垫的重物

B.本实验不能使用电火花计时器

C.本实验必须选用打第12两个点之间的距离为2mm的纸带

D.根据v="g" t计算重物在t时刻的速度从而获得动能

3)三个实验都用到了纸带,场景B中通过纸带以获取

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25s内该学生下滑的距离。

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