Question

（10分）如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調的電源上。兩板之間的右側區域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場。將噴墨打印機的噴口靠近上板下表面，從噴口連續不斷噴出質量均為m、水平速度均為v₀、帶相等電荷量的墨滴。調節電源電壓至U, 墨滴在電場區域恰能沿水平向右做勻速直線運動；進入電場、磁場共存區域后，最終垂直打在下板的M點。

（1）判段墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；

（2）求磁感應強度B的值；

（3）現保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置。為了使墨滴仍能到達下板M點，應將磁感應強度 調至B ',則B ' 的大小為多少？

 

Answer 1

【答案】

（1）負電荷   （2） （3）

【解析】

試題分析：（1）墨滴在電場區域做勻速直線運動，有

        得，

由于電場方向向下，電荷所受電場力向上，可知：墨滴帶負電荷。

(2)進入電場、磁場共存區域后，重力與電場力平衡，磁場力做勻速圓周運動的向心力，

考慮墨滴進入磁場和擋板的幾何關系，可知墨滴在該區域恰完成四分之一圓周運動，則半徑R=d,由此可得:

(3)根據題設，墨滴運動軌跡如圖，設圓周運動半徑為,有

    由圖示可得：

得：，聯立求得： 

考點：受力分析，洛倫茲力公式，向心力公式，電場力公式

點評：學生知道墨滴要考慮重力，進入磁場后要畫出墨滴做圓周運動的軌跡，并找出圓心和半徑，再利用幾何關系去分析問題。