問題詳情:
如圖8-3-26所示,兩塊水平放置、相距爲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裏的勻強磁場.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爲m、水平速度均爲v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、磁場共存區域後,最終垂直打在下板的M點.
(1)判斷墨滴所帶電荷的種類,並求其電荷量;
(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.爲了使墨滴仍能到達下板M點,應將磁感應強度調至B′,則B′的大小爲多少?
【回答】
解析 (1)墨滴在電場區域做勻速直線運動,有q=mg①
由①式得:q=②
由於電場方向向下,電荷所受電場力向上,可知:
墨滴帶負電荷.③
(2)墨滴垂直進入電、磁場共存區域,重力仍與電場力平衡,合力等於洛倫茲力,墨滴做勻速圓周運動,
有qv0B=m④
考慮墨滴進入磁場和撞板的幾何關係,可知墨滴在該區域恰完成四分之一圓周運動,則半徑R=d⑤
由②、④、⑤式得B=⑥
(3)根據題設,墨滴運動軌跡如圖所示,設圓周運動半徑爲R′,有qv0B′=m⑦
由圖示可得:
R′2=d2+⑧
得:R′=d⑨
聯立②、⑦、⑨式可得:B′=
* (1)負電荷 (2) (3)
知識點:專題六 電場和磁場
題型:綜合題