山東省煙臺(tái)市2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期期末考試物理試卷（含解析）

2022-2023學(xué)年度第一學(xué)期期末學(xué)業(yè)水平診斷

高二物理

1.答題前，考生先將自己的姓名、考生號(hào)、座號(hào)填寫在相應(yīng)位置。

2.選擇題答案必須用2B鉛筆正確填涂：非選擇題答案必須用0.5毫米黑色簽字

筆書寫，字體工整、筆跡清楚。

3.請按照題號(hào)在各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在

草稿紙、試題卷上答題無效。保持卡面清潔，不折疊、不破損。

一、單項(xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)

選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。

1.關(guān)于機(jī)械波，下列說法中正確的是()

A.“未見其人，先聞其聲”是聲波發(fā)生干涉時(shí)產(chǎn)生一種現(xiàn)象

B.機(jī)械波的傳播速度等于沿波傳播方向上某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度

C.兩列完全相同的水波相遇，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移保持不變

D.從火車鳴笛的聲音判斷火車的行駛方向利用的是聲波的多普勒效應(yīng)

答案：D

解析：A.“未見其人，先聞其聲”是聲波發(fā)生衍射時(shí)產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；

B.當(dāng)波源振動(dòng)，帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)做平衡位置附近受迫振動(dòng)，這樣以此類推帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)的振

動(dòng)，這樣就形成了機(jī)械波，在波的傳播方向上把振動(dòng)形式和能量傳遞下去，因此，波的傳播

速度并不是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度，故B錯(cuò)誤；

C.兩列完全相同的水波相遇，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移有時(shí)最大，有時(shí)為零，位移是變化的，故

C錯(cuò)誤；

D.當(dāng)火車向我們駛來時(shí)，聽到鳴笛聲音調(diào)變高，即頻率增大，屬于多普勒效應(yīng)，故D正確。

故選D。

2.如圖所示，一大一小兩個(gè)金屬圓環(huán)的半徑分別為R、廠，在小金屬圓環(huán)的內(nèi)部存在著垂直

于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁場，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由3減小到零的過程中，

大金屬環(huán)中磁通量的變化量為()

A.Bπr1B.-BTrrl

C.BπR2D.-BπR2

答案：B

解析：大金屬環(huán)中磁通量的變化量等于小金屬環(huán)中磁通量變化量，則為

ΔΦ=O-Bττr1=-B兀F

故選B。

3.在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器R的滑片向。端移動(dòng)，則下列說法

A.電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)增大

B.電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)減小

C.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大

D.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)減小

答案：C

解析：將滑動(dòng)變阻器R的滑片向“端移動(dòng)，則R的電阻減小，總電阻減小，總電流變大,

內(nèi)阻上的電壓變大，路端電壓減小，即電壓表的示數(shù)減?。籖l電壓變大，則治電壓減小,

Ri電流減小，則電流表A電流變大。

故選Co

4.如圖所示，光滑球面半徑為R,A、8兩點(diǎn)位于球面上等高處，它們距球面最低點(diǎn)。的距

離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R,在B點(diǎn)和O點(diǎn)之間放置一光滑直軌道，若將一小球分別由A、8兩點(diǎn)由靜止

釋放，小球從A點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的時(shí)間為人，小球從B點(diǎn)沿直軌道運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的

時(shí)間為t2,則4*2為（）

C?π'.2?∣2D.2>∕2:π

答案：A

解析：如圖所示，根據(jù)題意可得

O

C點(diǎn)為圓心，OC長為凡因此A球的運(yùn)動(dòng)可以看成擺長為R的單擺的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)單擺運(yùn)

動(dòng)規(guī)律可得

由CB與豎直方向的夾角為6,由題意及幾何關(guān)系可得，的長為

.θ

L-2/?sin—

2

由受力分析可得，B球下落的加速度為

由題意可得

%:，2=%：4

故選Ao

5.在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢E=IOV,內(nèi)阻r=0.4。，燈泡L標(biāo)有“6V3W”字

樣，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻&=0?5Q,Ro為定值電阻。閉合開關(guān)S后，燈泡和電動(dòng)機(jī)均能正常工

作，此時(shí)電流表（可視為理想電表）的示數(shù)為2.5A,則下列說法中正確的是（）

A.RO的阻值為8C

B.電源中非靜電力做功的功率為22.5W

C.電動(dòng)機(jī)對外做功的功率為16W

D.電動(dòng)機(jī)線圈中每秒產(chǎn)生的熱量為162J

答案：C

解析：A.路端電壓為

U=E—〃=1（）—2.5XO.4=9V

通過燈泡的電流即通過Ro的電流為

3

1.=-A=0.5A

L6

則

置Q=6Q

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.電源中非靜電力做功的功率為

P=E∕=10×2.5W=25W

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.電動(dòng)機(jī)的電流為

∕M=2.5-0.5=2A

電動(dòng)機(jī)對外做功的功率為

P外=UIMTMM=9X2-22×0,5=16W

選項(xiàng)C正確；

D.電動(dòng)機(jī)線圈中每秒產(chǎn)生的熱量為

β=∕^r=22×0.5×U=2J

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選Co

6.如圖所示，三根平行長直導(dǎo)線分別垂直穿過紙面內(nèi)等邊三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)，。點(diǎn)

為C的內(nèi)心，三根導(dǎo)線中的電流大小相等，其中B、C處導(dǎo)線的電流均垂直于紙面向里,

A處導(dǎo)線的電流方向垂直于紙面向外，此時(shí)。點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為綜，若撤掉C處的直

導(dǎo)線，則此時(shí)。點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）

A?

//\、

//、\

//、\

/O\

//?\、

//、、

B國------3

βb

?-^o?與BoC.D.2B0

答案：B

解析：由于每根導(dǎo)線的電流大小相等，則每根導(dǎo)線在O點(diǎn)所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，

記為B,由題意可得，在。點(diǎn)的磁場方向如圖所示

由題意有

B.=Bb=Bc=B

結(jié)合題意及疊加原理可得

2B=B°

若撤掉C處的導(dǎo)線后，根據(jù)幾何關(guān)系和疊加原理可得，A、B兩根導(dǎo)線磁場疊加大小為

B'=y∕3B=-Bn

2

故選B0

7.傾角為8=37。的固定斜面上水平放置一根質(zhì)量為機(jī)=0?1kg、長度L=Im的長方體型通

電金屬桿，金屬桿中電流/方向如圖所示，金屬桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為5=0.5T、方向

垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場中，已知金屬桿底面與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=05,重力加速

度g=10m∕s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，要使金

屬桿與斜面保持靜止，則金屬桿中電流/的大小可能為（）

A.0.3AB.0.8AC.2.5AD.3.2A

答案：B

解析：根據(jù)左手定則可知，金屬桿受安培力沿斜面向上；若要使得金屬桿恰不上滑，則

BLImm=mgsin+μmgcosθ

解得

∕max=2A

若要使得金屬桿恰不下滑，則

BzJmin+NIngCoSθ=mgsinθ

解得

∕min=0.4A

則要使金屬桿與斜面保持靜止，則金屬桿中電流/的大小可能為0.8A。

故選B。

8.某激光器的發(fā)射功率為P,每秒鐘能夠發(fā)射N個(gè)光子，發(fā)射出的激光在某種介質(zhì)中的波

長為2,已知光在真空中的傳播速度為c,普朗克常量為〃，則該介質(zhì)的折射率為（）

NchchNλPλP

A------B.--------C.--------D.------

λPNAPchNch

答案：A

解析：在IS內(nèi)輻射的能量為

E=P

每個(gè)光子的能量為

ε=hv=h—

nλ

Is內(nèi)輻射的能量數(shù)為

E；PPnλ

-=N=------=------

hcN

n=

~Pλ

故選Ao

二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)

選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選

錯(cuò)的得0分。

9.某同學(xué)利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉現(xiàn)象，保持雙縫到屏的距離不變，他先用紅

光和藍(lán)光在雙縫間距為4時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了如圖〃、6所示圖樣（未按實(shí)驗(yàn)順序排列），

然后用紅光在雙縫間距為》時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了如圖C所示圖樣，則下列說法中正確的是

()

A.4>d2B.dl<d2

C.圖。為藍(lán)光干涉圖樣D.圖6為藍(lán)光干涉圖樣

答案：AC

解析：CD.圖。中光照射產(chǎn)生的條紋間距小于圖b中光照射產(chǎn)生的條紋間距，由雙縫干涉

條紋的間距公式

?x=-2

d

可知，當(dāng)雙縫間距均為4,雙縫到屏的距離不變時(shí)，圖。中光的波長小于圖b中光的波長,

故圖”為藍(lán)光干涉圖樣，圖人為紅光干涉圖樣。故C正確，D錯(cuò)誤。

AB.雙縫到屏的距離不變，只將雙縫間距4改為4時(shí)，同樣利用紅光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此/1相

同，對比圖人和圖C可知，圖6中光照射產(chǎn)生的條紋間距小于圖C中光照射產(chǎn)生的條紋間距,

故由雙縫干涉條紋的間距公式可知，d,>d2,故A正確，B錯(cuò)誤。

故選ACo

10.一列簡諧橫波/=0時(shí)刻的波形如圖所示，其中A、B為平衡位置在西=6m和々=18m

的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。已知質(zhì)點(diǎn)B比質(zhì)點(diǎn)A提前0.2s回到平衡位置，下列說法正確的是（）

B.波傳播速度的大小為20m∕s

C.∕=0.4s時(shí)，A、B的運(yùn)動(dòng)方向相同

D.f=0.4s時(shí)，A、8的速度大小相等

答案：ABD

解析：A.因質(zhì)點(diǎn)B比質(zhì)點(diǎn)A提前0.2s回到平衡位置，則B點(diǎn)的振動(dòng)方向向上，A點(diǎn)振動(dòng)方

向向下，可知簡諧波沿X軸正方向傳播，選項(xiàng)A正確；

B.質(zhì)點(diǎn)B回到平衡位置時(shí)，波向右傳播2m,質(zhì)點(diǎn)4回到平衡位置時(shí)，波向右傳播6m,則

在0.2s內(nèi)波向右傳播4m,則波速

X4

V=—=——m/s=20m∕s

t0.2

選項(xiàng)B正確；

CD.波的周期

T=4=0.8S

V

Z=0.4s時(shí)，A、B的運(yùn)動(dòng)方向相反，速度大小相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。

故選ABDo

11.如圖所示，光滑的水平地面上有一輛質(zhì)量M=120kg的小車，一質(zhì)量，〃=60kg的人站

在小車左端與小車一起以速度％=2m∕s水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，某一時(shí)刻，人相對小車

以速度W=4m∕s水平向左跳下，落地后在落地點(diǎn)經(jīng)過0.2s的屈膝緩沖后保持靜止，已知從

起跳點(diǎn)到落地點(diǎn)的過程中人的重心下降高度為∕ι=0.8m,重力加速度g=10m∕s2,則下列

說法中正確的是（）

A.屈膝緩沖過程中人對地面豎直方向的平均作用力為1200N

B.屈膝緩沖過程中人對地面豎直方向的平均作用力為1800N

C.落地時(shí)人與小車左端的水平距離為^lm

D.落地時(shí)人與小車左端的水平距離為1.6m

答案：BD

解析：AB.人落地時(shí)豎直方向速度分量為%

由動(dòng)量定理可得

mgt-Ft=O-mvv

F=1800N

由牛頓第三定律可知，屈膝緩沖過程中人對地面豎直方向的平均作用力為18OON,

故A錯(cuò)誤，B正確；

CD.以地面為參考系，設(shè)人跳車后車相對地面的速度為也，人相對地面的速度為為以初

速度方向?yàn)檎较颍?/p>

V3=-V1+V2

(Λ∕+m)v0=mv3+Mv2

解得

10,-2,

v2=-m/s；v3=—m/s

人離開車后做類平拋運(yùn)動(dòng)，人落地的時(shí)間為

結(jié)合上述分析，落地時(shí)人與小車左端的水平距離為

L=L人+G=I匕4I+v2fl=1.6m

故C錯(cuò)誤，D正確。

故選BD。

12.如圖所示，在XO），平面的第I象限內(nèi)y軸和虛線之間存在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場，方向

垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,虛線與X軸正方向的夾角。=60°,在M（0,/）處

有一個(gè)粒子源，可沿平面內(nèi)各個(gè)方向射出質(zhì)量為〃?，電量為q的帶正電的粒子，粒子速率均

為VO=立畫,不計(jì)粒子間的相互作用力與重力，則能從X軸正半軸射出的粒子（）

6m

y

B/

?在磁場中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為才

B.在磁場中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為「^

3qB

πm

C.在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為一1

qB

4πm

D.在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為

答案：AC

解析：AB.粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑為

mv0_√3

~qB~~6

在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短的粒子對應(yīng)的弦長最短，則對應(yīng)從M點(diǎn)向虛線做的垂線的長度，則

該弦長對的圓心角為

則對應(yīng)的最短時(shí)間為

2πm

3qB

選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤;

CD.豎直向上射出的粒子，在磁場中運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周，此時(shí)時(shí)間最長，則在磁場中運(yùn)動(dòng)的最

長時(shí)間

「兀In

max^2~~qB

選項(xiàng)D錯(cuò)誤C正確。

故選AC。

三、非選擇題：本題共6小題，共60分。

13.某同學(xué)利用圖甲所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①用墊塊將長木板附有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一側(cè)適當(dāng)墊高，接通交流電源后，輕推小車A,與小車

相連的紙帶上打出一系列均勻分布的點(diǎn)，斷開電源；

②將小車8（未畫出，與小車A完全相同）靜置于長木板上的尸處，并將適量祛碼放在小車

B中；

③接通電源，沿平行木板方向向下輕推一下小車4使小車獲得一初速度，兩車碰撞后粘在

一起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)跡，如圖乙所示;

④用天平測得小車A的質(zhì)量為180g,小車B與祛碼的總質(zhì)量為220go

單位:cm

21.3047.70

乙

（1）步驟①中適當(dāng)墊高長木板的目的為

(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為50Hz,則碰撞前瞬間系統(tǒng)的總動(dòng)量

PI=kg?m∕s,碰撞后瞬間系統(tǒng)的總動(dòng)量P2-kg?m∕s;(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論?

答案：①.平衡摩擦力②.0.859③.0.852④.在誤差允許的范圍內(nèi)，兩小車

碰撞過程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒；

解析：(1)口]步驟①中適當(dāng)墊高長木板的目的是為了平衡小車與木板之間的摩擦力；

(2)[2][3]碰撞前瞬間小車的速度

4.70×10^2,,

V--------------m∕s=0.470m∕s

115×0.02

系統(tǒng)的總動(dòng)量

pl-I∏ΛVX=0.18×4.770kg?InZS=O.859kg?m/s

碰撞后瞬間小車的共同速度

21.30×10^2,COC，

%=--------------m∕s=2.13Omzs

25×0.02

系統(tǒng)的總動(dòng)量

p2=(mA+mβ)v2=(0.18+0.22)×2.13()kg?m/s=0.852kg?m/s

(3)[4]實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，兩小車碰撞過程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒；

14.層疊電池是由扁平形的單體鋅錦電池按一定方式組裝而成的高壓電池組。某實(shí)驗(yàn)小組要

測一層疊電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r(E約為9V,內(nèi)阻約為12C),實(shí)驗(yàn)室中提供下列器材：

電流表G：量程IOmA,內(nèi)阻IoC

電流表A：量程0.6A,內(nèi)阻未知

滑動(dòng)變阻器R：最大阻值IoOd額定電流IA

定值電阻凡：阻值為990C

開關(guān)S與導(dǎo)線若干

(1)該小組根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，為避免燒壞電表，閉合開關(guān)

前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于端；(選填或"b'')

（3）該小組利用實(shí)驗(yàn)電路測出的數(shù)據(jù)繪出的小/2圖線（/1為電流表G的示數(shù)，/2為電流表

A的示數(shù)）如圖乙所示，則由圖線可以得到被測電池的電動(dòng)勢E=V,內(nèi)阻尸Q。

（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

乙

答案：①.匕②.見解析③.10④.13

解析：（1）［1］為避免燒壞電表,閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該滑至接入電路阻值最大處,

即b處。

（2）⑵根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖如圖所示

（3）[3][4]由題意可得，外電路的電壓為

U外=??+一）

由閉合電路歐姆定律可得

E=∕∣（凡+凡）+（4+，2）廠

I=_2_____-__J

'1000+r1000+r2

在表中?。?.1A,0.009A）和（0.5A,0.004A）兩個(gè)點(diǎn)，可得

r__0.004-0.009_0.05

―1000+r―0.5-0.1-一~F

解得

r=^Ω≈13Ω

3.95

被測電池的電動(dòng)勢為

E=MK）+&）+（∕∣+，2）r=0?009χ1000V+（0.009+0.1）X13V≈IOV

15.兩列簡諧橫波分別沿X軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于西=-0?2m和

%=L2m處，圖示為，=0時(shí)刻兩列波的圖像，此刻平衡位置在Z=0?2m和%=°?8m的

P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)，此后兩質(zhì)點(diǎn)的位移y隨時(shí)間，變化的關(guān)系式為

y=2sin（2R+乃）cm,質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于X=O.5m處。求：

（1）兩列波相遇的時(shí)刻；

（2）從1=0時(shí)刻再經(jīng)2s后質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程。

答案：(1)075s；(2)20cm

解析：(1)波長

A=0.4m

周期

2兀

T=—=Is

ω

波速

λ

V=—=0.4m∕s

T

兩列波相遇經(jīng)過的時(shí)間為

0.6

PQs=0.75s

Iv2x0.4

即兩波在Uθ.75s時(shí)刻相遇;

⑵經(jīng)過。.75s兩列波在M點(diǎn)相遇，振動(dòng)加強(qiáng)，則再經(jīng)過L25s=f質(zhì)點(diǎn)〃運(yùn)動(dòng)的路程

S=4×2A+2A=10A=20cm

16.如圖所示，某半徑為r的類地行星的球心為。點(diǎn)，該行星擁有厚度為(√Σ-1)r,折射

率為〃=2的均勻行星大氣層，行星大氣層之外為真空，在行星的表面有一單色點(diǎn)光源P,

其發(fā)出的各方向的光射向太空，忽略行星表面對光的反射，從大氣層外的太空看，行星大氣

外表面發(fā)光區(qū)域是一個(gè)球冠。求大氣外表面發(fā)光區(qū)域球冠的底面圓半徑R。

答案：CT)「

2

解析：從P點(diǎn)發(fā)出的光入射到大氣外表面處時(shí)?，發(fā)生全反射的臨界角滿足

.1

s?n/=—

n

解得

i=30°

當(dāng)尸點(diǎn)發(fā)出的光線射到大氣外表面的8點(diǎn)，恰好發(fā)生全反射，光路如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可得

r√2r

sinzsin(z+∕9)

可解得

8=15°

所以行星大氣外表面發(fā)光的球冠區(qū)域的底面半徑即為8點(diǎn)到OP的距離，故

r(?/?-i)?-

R=Vising=?--------

2

17.芯片制造過程有極其復(fù)雜的工藝，其中離子注入是一道重要的工序，該工作原理如圖所

示：離子經(jīng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器，離子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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)后注入到水平面內(nèi)的晶圓(硅片)處。

速度選擇器中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,方向垂直紙面向外，勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小為E,

方向豎直向上；磁分析器截面是內(nèi)外半徑分別為Rl和R2的四分之一圓環(huán)，其兩端中心位置

M和N處各有一個(gè)小孔，磁分析器中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外；

偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中電場和磁場的分布區(qū)域是同一邊長為L的正方體，底面與晶圓所在的水平面重

合，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8、勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小為E,它們的方向均垂

直紙面向外；從磁分析器N處小孔射出的離子自偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上表面的中心射入，當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

不加電場及磁場時(shí)，離子恰好豎直注入到晶圓上的。點(diǎn)。以。點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中

B的方向?yàn)閄軸正方向，水平向左為y軸正方向，建立平面直角坐標(biāo)系。整個(gè)系統(tǒng)置于真空

中，不計(jì)離子重力，打到晶圓上的離子經(jīng)過電場和磁場偏轉(zhuǎn)的角度都很小，而當(dāng)ɑ很小時(shí),

有以下近似計(jì)算：Sinaatz,I-COSaa——?求:

(1)離子的電性及通過速度選擇器后的速度大小;

(2)從磁分析器出來的離子的比荷；

(3)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)同時(shí)加上電場和磁場時(shí)，離子注入晶圓的位置坐標(biāo)。

L2

-----------)

Rl+/?2

解析：(1)離子在速度選擇器中受力平衡，則有

Eq=Bqv

可得離子速度大小

E

V=-

B

利用離子在磁分析器中的偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知離子帶正電荷。

(2)離子在磁分析器中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑

2

由于洛倫茲力提供向心力可知

聯(lián)立解得

2E

2

~in~(Rt+R2)B

(3)離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后，在垂直于磁場方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑仍為R,設(shè)偏轉(zhuǎn)

角為α,如圖所示

則偏轉(zhuǎn)距離

y=H(I-Cosa)

而

由于α很小，可知

a~

SInaaa,I-CoSak——

2

聯(lián)立整理得

L2

R∣+&

離子在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

Ra

t=——

V

在沿著電場方向做勻加速的運(yùn)動(dòng)，可知

12

X=—Ut

2

其中

a=也

m

聯(lián)立解得

L2

X=--------

因此離子注入晶圓的位置坐標(biāo)為(?^一---~-)。

Ri+R2R1+R2

18.如圖所示，質(zhì)量為M=3kg的物塊A放在質(zhì)量為，〃=2k