Question

【題目】噴墨打印機(jī)的部分結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為如圖所示的裝置。兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上，兩板之間的右側(cè)、長(zhǎng)度為3d的區(qū)域還存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。噴墨打印機(jī)的噴口可在兩板左側(cè)上下自由移動(dòng)，并且從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、速度水平且大小相等、帶等量電荷的墨滴。調(diào)節(jié)電源電壓至U，使墨滴在兩板之間左側(cè)的電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g。

（1）判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；

（2）要使墨滴不從兩板間射出，求墨滴的入射速率應(yīng)滿足的條件。

Answer 1

【答案】（1）墨滴帶負(fù)電；；（2）

【解析】

(1) 墨滴在電場(chǎng)左側(cè)區(qū)域做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有：

解得：，由于電場(chǎng)方向向下，電荷所受電場(chǎng)力向上，可知墨滴帶負(fù)電荷；

(2) 墨滴進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，重力與電場(chǎng)力平衡，洛倫茲力提供勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力：

從上極板邊緣射進(jìn)的墨滴最容易從兩板間射出，只要這個(gè)墨滴沒有射出，其他墨滴就都不會(huì)射出．若墨滴剛好由極板左側(cè)射出，則有：，聯(lián)立解得：，

同理，墨滴剛好從極板右側(cè)射出，有：，解得：

可見，要使墨滴不會(huì)從兩極間射出，速率應(yīng)該滿足： 。