题目内容

【题目】如图所示的电路,电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,电阻R1=6ΩR2=12Ω,间距d=0.2m的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、,磁感应强度B=1T的匀强磁场,闭合开关S,板间电场视为匀强电场.将喷墨打印机的喷头对准两板的中点,从喷口连续不断地喷出水平初速度为v=0.1m/s的相同带电墨滴,设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx.(g10m/s2)求

1)当Rx=3Ω时,电阻R1消耗的电功率

2)改变Rx的值,可以使进入板间的带电墨滴做匀速圆周运动,最后与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为60°.则

①带电墨滴的比荷q/m为多大?

②此时Rx的阻值是多少?

【答案】(1)6W 2 7Ω.

【解析】(1)由图可知闭合电路的外电阻为:

根据闭合电路的欧姆定律可得电流为:

R1两端的电压为:U1=IR12=1.5×4=6V

R1消耗的功率为:

(2)带电墨滴进入电、磁场区域做匀速圆周运动,必有重力和电场力等大反向,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律:

又因电场力等于重力,则有:

带电墨滴做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°,

根据几何关系得R=d

解得带电墨滴的比荷:

电压为:

干路电流为:

解得:

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