Question

【题目】如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板C1D1、C2D2接在电压可调的电源上。长为L的两板中点为O1、O2，O1O2连线的右侧区域存在着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C1处，从喷口连续不断喷出质量为m、水平速度为vo、带相等电荷量的墨滴。调节电源电压至U0，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）判断墨滴所带电荷是正电还是负电，并求其电荷量q；

（2）求磁感应强度B的大小；

（3）现保持喷口方向不变，使入射速度减小到vo的一半，墨滴将能经过磁场后又回到O1O2左侧电场区域，当墨滴经过磁场刚回到中线O1O2时，将电压U调至多大，可以让墨滴从两金属板左侧C1C2之间离开电场？

Answer 1

【答案】（1）,负电荷（2）（3）

【解析】（1）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

（2）进入电场、磁场共存区域后，重力与电场力平衡，洛伦兹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，由此可知

（3）根据题设，墨滴速度减小到时，设圆周运动半径为R’

有 得

则墨滴恰好经过半圆回到O2。

要使墨滴从两金属板左侧的C1C2之间离开电场，则墨滴应在电场力和重力作用下做匀速直线运动，从C2离开，即U1=U0

或做类平抛运动，最大偏向位移的墨滴从C1离开，则有

得

所以电压的调节范围是