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如圖所示,兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調的電源上.兩板之間的右側區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場.將噴墨打印機的噴口靠近上板下表面,從噴口連續(xù)噴出質量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴.調節(jié)電源電壓至U,墨滴在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運動;進入電場、磁場共存區(qū)域后,最終垂直打在下板的M點.
(1)判讀墨滴所帶電荷的種類,并求其電荷量;
(2)求磁感應強度B的值;
(3)現(xiàn)保持噴口方向不變,使其豎直下移到兩板中間的位置.為了使墨滴仍能到達下板M點,應將磁感應強度調至B’,則B’的大小為多少?
(1)墨滴在電場區(qū)域做勻速直線運動,有:q
U
d
=mg

由①式得,q=
mgd
U
. ②
由于電場方向向下,電荷所受的電場力方向向上,可知墨滴帶負電荷. ③
(2)墨滴垂直進入電磁場共存區(qū)域,重力仍與電場力平衡,合力等于洛倫茲力,墨滴做勻速圓周運動,有:
qv0B=m
v02
R

考慮墨滴進入磁場和撞板的幾何關系,可知墨滴在該區(qū)域恰好完成四分之一圓周運動,則半徑R=d ⑤
由②④⑤式得,B=
v0U
gd2
.⑥
(3)根據題設,墨滴的運動軌跡如圖,設圓周運動的半徑為R′,有:
qv0B′=m
v02
R′

由圖示可得,R2=d2+(R′-
d
2
)2

得,R′=
5
4
d

聯(lián)立②⑦⑨式可得,B′=
4v0U
5gd2

答:(1)墨滴帶負電,電量為
mgd
U

(2)磁感應強度B=
v0U
gd2

(3)B’的大小為B′=
4v0U
5gd2
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

有人設想用題圖所示的裝置來選擇密度相同、大小不同的球狀納米粒子。粒子在電離室中電離后帶正電,電量與其表面積成正比。電離后,粒子緩慢通過小孔O1進入極板間電壓為U的水平加速電場區(qū)域I,再通過小孔O2射入相互正交的恒定勻強電場、磁場區(qū)域II,其中磁場的磁感應強度大小為B,方向如圖。收集室的小孔O3O1O2在同一條水平線上。半徑為r0的粒子,其質量為m0、電量為q0剛好能沿O1O3直線射入收集室。不計納米粒子重力。(
(1)試求圖中區(qū)域II的電場強度;
(2)試求半徑為r的粒子通過O2時的速率;
(3)討論半徑rr2的粒子剛進入區(qū)域II時向哪個極板偏轉。
 

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A.L1逐漸變暗
B.L1先變亮,然后逐漸變暗
C.L3先變亮,然后逐漸變暗
D.L2立即熄滅

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,在兩塊平行板之間有互相正交的勻強電場和勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,一個帶電粒子沿垂直于電場和磁場的方向射入兩板間,若粒子穿出場區(qū)時其動能增加了,那么要使其穿出場區(qū)時動能減小,可行的辦法是( 。
A.增大粒子入射的速度
B.增大磁感強度
C.增大板間電壓
D.換一種帶電種類相反的粒子

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

場強為E的勻強電場和磁感強度為B的勻強磁場正交.如圖質量為m的帶電粒子在垂直于磁場方向的豎直平面內,做半徑為R的勻速圓周運動,設重力加速度為g,則下列結論不正確的是( 。
A.粒子帶負電,且q=
mg
E
B.粒子順時針方向轉動
C.粒子速度大小v=
BgR
E
D.粒子的機械能守恒

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

空間存在垂直于紙面方向的均勻磁場,其方向隨時間作周期性變化,磁感應強度B隨時間t變化的圖線如圖1所示.規(guī)定B>0時,磁場的方向穿出紙面.現(xiàn)在磁場區(qū)域中建立一與磁場方向垂直的平面坐標Oxy,如圖2所示.一電荷量q=5π×10-7c,質量m=5×10-10kg的帶電粒子,位于原點O處,在t=0時刻以初速度v0=πm/s沿x軸正方向開始運動,不計重力的作用,不計磁場的變化可能產生的一切其它影響.
(1)試在圖2中畫出0~20ms時間內粒子在磁場中運動的軌跡,并標出圖2中縱橫坐標的標度值(評分時只按圖評分,不要求寫出公式或說明.)
(2)在磁場變化N個(N為整數(shù))周期的時間內帶電粒子的平均速度的大小等于______.(寫出必要的計算過程)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,有一混合正離子束先沿直線通過相互垂直的勻強電場、勻強磁場區(qū)域Ⅰ,再進入勻強磁場區(qū)域Ⅱ中做偏轉半徑相同的圓周運動,則它們一定具有相同的( 。
A.速度B.比荷C.電荷量D.質量

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,帶正電q、質量為m的滑塊,沿固定絕緣斜面勻速下滑,現(xiàn)加一豎直向上的勻強電場,電場強度為E,且qE<mg.以下判斷正確的是(  )
A.物體將沿斜面減速下滑
B.物體將沿斜面加速下滑
C.物體仍保持勻速下滑
D.僅當qE=mg時,物體加速下滑

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

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(1)求此區(qū)域內電場強度的大小和方向。
(2)若某時刻微粒運動到場中距地面高度為H的P點,速度與水平方向成45°,如圖所示。則該微粒至少須經多長時間運動到距地面最高點?最高點距地面多高?
(3)在(2)問中微粒又運動P點時,突然撤去磁場,同時電場強度大小不變,方向變?yōu)樗较蛴,則該微粒運動中距地面的最大高度是多少?

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