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  • 1. (2024高二下·浉河期中) 磁控溅射仪是制备金属薄膜的重要设备。为了研究磁控溅射仪中离子在电场和磁场中的运动过程,建立如下模型。如图所示,平面内的位置有一离子源发射大量质量为m、电荷量为的离子,离子的初始速度大小均为 , 方向在平面内并与x轴正方向的夹角在范围内。在的区域内有一沿x轴正方向的匀强电场,在的区域内有一垂直平面向里的匀强磁场,磁场沿y轴方向的宽度为 , 且关于x轴对称。在的位置放一沿轴y方向的无限长绝缘薄平板,所有离子经电场加速后到达绝缘薄平板时速度大小均为。忽略离子的重力以及离子间的相互作用。

    (1)求的区域内电场强度的大小;

    (2)为使所有离子均能进入右边的磁场区域,需要在绝缘薄平板上开一狭缝,请问狭缝的最小宽度为多少?

    (3)狭缝宽度值取第(2)问的结果,要使所有离子进入磁场后不再通过狭缝返回电场,求磁感应强度的最大值,及此条件下在磁场中运动时间最长的离子在磁场中所经历的时间。(假定离子与绝缘薄平板发生的碰撞为弹性碰撞,即碰撞前后沿平板方向的速度分量不变,垂直于平板方向的速度分量反向)。

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