题目内容
如图所示,二块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上。两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面,从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴。调节电源电压至U,墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动,进入电场、磁场共存区域后,最终垂直打在下板的M点。
(1)判断墨滴所带电荷的种类,并求其电荷量;
(2)求磁感应强度B的值;
(3)现保持喷口方向不变,使其竖直下移到两板中间位置。为了使墨滴仍能到达下板M点应将磁感应强度调至B',则B'的大小为多少?
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答案:
,
,![]()
解析:墨滴在电场区域做匀速直线运动,有 ![]()
得
,
由于电场方向向下,电荷所受电场力向上,可知:墨滴带负电荷。
(1) 进入电场、磁场共存区域后,重力与电场力平衡,磁场力做匀速圆周运动的向心力,![]()
考虑墨滴进入磁场和挡板的几何关系,可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动,则半径R=d,由此可得:![]()
(3)根据题设,墨滴运动轨迹如图,设圆周运动半径为
,有![]()
由图示可得:![]()
得:
,联立求得:
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