山东省2022级高三校际联合考试(2024.09)物理

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山东省2022级高三校际联合考试(2024.09)物理试卷答案

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总分:48分时间:40分钟姓名:得分:1..(12分)在芯片制作过程中,对离子注入的位置精度要求极高,通过如图所示的装置可实现离子的高精度注入。立方体区域ABCO-A1B1C1O1的棱长为L,以O点为原点,OA、OC和OO1分别为x轴、y轴和x轴的正方向,建立空间坐标系O-xyz。。在xOz平面的左侧有一对平行金属板M、N,M、N与xOy面平行,板间距离为d,M、N两板间加有电压,板间同时存在沿x轴负方向、磁感应强度大小为B0的匀强磁场。在板中间的P点有一离子发射源,能沿平行于y轴正方向发射质量为m、电荷量为+q(q>0)、速率不同的离子,立方体的AOO1A1面为一薄挡板,仅在其中心D处开有一小孔供离子(可视为单个离子)进入,D点与P点等高,P、D连线垂直于挡板。立方体的ABFE面为水平放置的薄硅片,E、F分别为AO和BC的中点。当板M、N间的电压大小为U0且立方体内匀强磁场的方向沿OA1方向时,由D点进入的离子恰好注入到硅片AB边上,且速度与AB边垂直。不计离子间的相互作用力、离子的重力和离子碰撞后的反弹。(1)求M、N两板的电势高低和由D点进入的离子的速度大小。(2)求立方体内匀强磁场的磁感应强度大小。(3)通过调整板M、N间电压,可以控制离子在y轴方向上的注入;通过改变立方体内磁场的方向,可以控制离子在x轴方向上的注入。假设板M、N间的电压大小为U0,,立方体内的磁场磁感应强度大小不变、方向始终垂直于y轴,为保证进入立方体的离子均能注入硅片且硅片的全部区域都有离子注入,求λ的取值范围。

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