Question

在半導體離子注入工藝中,初速度可忽略的磷離子P⁺和P³⁺,經(jīng)電壓為U的電場加速后,垂直進入磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強磁場區(qū)域,如圖所示。已知離子P⁺在磁場中轉(zhuǎn)過θ=30°后從磁場右邊界射出。在電場和磁場中運動時,離子P⁺和P³⁺(　　)

A.在電場中的加速度之比為1∶1

B.在磁場中運動的半徑之比為∶1

C.在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為1∶2

D.離開電場區(qū)域時的動能之比為1∶3

Answer 1

【解題指南】解答本題可按以下思路進行:

(1)正離子在電場中,由于電場力的作用做加速運動;

(2)正離子在磁場中,洛倫茲力提供向心力,做圓周運動。

【解析】選B、C、D。磷離子P⁺和P³⁺的質(zhì)量相等,在電場中所受的電場力之比為1∶3,所以加速度之比為1∶3,A項錯誤;離開電場區(qū)域時的動能之比為1∶3,初速度可忽略的磷離子P⁺和P³⁺,經(jīng)電壓為U的電場加速后,由動能定理可得,離開電場區(qū)域時的動能之比為它們的帶電量之比,即1∶3,D項正確;在磁場中做圓周運動時洛倫茲力提供向心力qvB=m,可得r=,==,B項正確;設P⁺在磁場中的運動半徑為R,由幾何知識可得磁場的寬度為R,而P³⁺的半徑為R,由幾何知識可得P³⁺在磁場中轉(zhuǎn)過的角度為60°,P⁺在磁場中轉(zhuǎn)過的角度為30°,所以磷離子P⁺和P³⁺在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為1∶2,C項正確。