Question

如圖所示，兩塊水平放置、相距為的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上。兩板之間的右側(cè)長度為的區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。噴墨打印機(jī)的噴口可在兩極板左側(cè)上下自由移動，并且從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為、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，使墨滴在電場的左側(cè)區(qū)域恰能沿水平方向向右做勻速直線運動。（重力加速度為）

（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

(1)帶負(fù)電荷    （2）

試題分析：(1)墨滴在電場左側(cè)區(qū)域做勻速直線運動，有  ①    
得  ②    
由于電場方向向下，電荷所受電場力向上，可知墨滴帶負(fù)電荷       
（2）墨滴進(jìn)入電場、磁場共存區(qū)域后，重力與電場力平衡，洛倫茲力提供勻速圓周運動的向心力

 ③                   
從上極板邊緣射進(jìn)的墨滴最容易從兩板間射出，只要這個墨滴沒有射出，其他墨滴就都不會射出。若墨滴剛好由極板左側(cè)射出，則
    ④                     
聯(lián)立②③④解得
                      
同理，墨滴剛好從極板右側(cè)射出，有
 ⑤        
解得
                          
聯(lián)立②③④解得
                      
要使墨滴不會從兩極間射出，速率應(yīng)該滿足       
點評：本題解題關(guān)鍵是找到臨界狀態(tài)，然后根據(jù)幾何關(guān)系找到半徑，用半徑公式進(jìn)行求解。