如圖8-3-26所示,兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上.兩板之間的右側(cè)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)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴.調(diào)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)判斷墨滴所帶電荷的種類,并求其電荷量;

(2)求磁感應(yīng)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(yīng)將磁感應(yīng)強度調(diào)至B′,則B′的大小為多少?

解析 (1)墨滴在電場區(qū)域做勻速直線運動,有qmg

由①式得:q

由于電場方向向下,電荷所受電場力向上,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,

qv0Bm

考慮墨滴進入磁場和撞板的幾何關(guān)系,可知墨滴在該區(qū)域恰完成四分之一圓周運動,則半徑Rd

由②、④、⑤式得B

(3)根據(jù)題設(shè),墨滴運動軌跡如圖所示,設(shè)圓周運動半徑為R′,有qv0B′=m

由圖示可得:

R2d2

得:R′=d

聯(lián)立②、⑦、⑨式可得:B′=

答案 (1)負電荷  (2) (3)

練習(xí)冊系列答案
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原子在不停地做熱運動,為了能高精度地研究孤立原子的性質(zhì),必須使它們幾乎靜止下來并能在一個很小的空間區(qū)域停留一段時間,例如納米技術(shù)中需要移動或修補分子.科學(xué)家已發(fā)明了一種稱為“激光制冷”的技術(shù),原理如下:

在一個真空室內(nèi),一束非常準(zhǔn)直的Na-23原子束(通過樣品在1 000 K高溫下蒸發(fā)而獲得,原子做熱運動的速率近似為v0=1 000 m/s),受一束激光的正面照射,如圖15-2-3 所示.設(shè)原子處在基態(tài),運動方向與激光光子的運動方向相反,選好激光頻率使光子能量E等于鈉原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)間能量差,原子就能吸收它而發(fā)生躍遷,躍遷后原子的速度為v1,隨后該原子發(fā)射光子并回到基態(tài).設(shè)所發(fā)射光子的運動方向與速度v0的方向總是相同的,此時原子的速度為v2,接著重復(fù)上述過程,直到原子的速度減小到零.

圖15-2-3

(1)吸收與發(fā)射光子的總次數(shù)為多少?

(2)原子停留在激發(fā)態(tài)上的時間稱為原子在這種狀態(tài)下的壽命,大小約為10-8 s.忽略每次吸收與發(fā)射光子的時間,按上述方式,原子初速度v0減小到零,共需多長時間?該時間內(nèi)原子共走過的路程為多少?(E=3.36×10-19 J,鈉原子的質(zhì)量m=3.84×10-26 kg,NA=6.0×1023 mol-1,c=3.0×108 m/s)

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如圖9-3-26所示,電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長s=1.15 m,兩導(dǎo)軌間距L=0.75 m,導(dǎo)軌傾角為30°,導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5 Ω 的電阻,磁感應(yīng)強度B=0.8 T的勻強磁場垂直軌道平面向上.阻值r=0.5 Ω,質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好,從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端,在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Q1=0.1 J.(取g=10 m/s2)求:

(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功W;

(2)金屬棒下滑速度v=2 m/s時的加速度a.

(3)為求金屬棒下滑的最大速度vm,有同學(xué)解答如下:由動能定理,WWmv,…….由此所得結(jié)果是否正確?若正確,說明理由并完成本小題;若不正確,給出正確的解答.

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(2010年高考重慶理綜卷)如圖8-2-26所示,矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強磁場,有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進入磁場,在紙面內(nèi)做勻速圓周運動,運動軌跡為相應(yīng)的圓�。@些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示.

圖8-2-26

由以上信息可知,從圖中a、b、c處進入的粒子對應(yīng)表中的編號分別為(  )

A.3、5、4            B.4、2、5

C.5、3、2                                       D.2、4、5

 

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圖8-2-26
由以上信息可知,從圖中a、b、c處進入的粒子對應(yīng)表中的編號分別為(  )

A.3、5、4        B.4、2、5
C.5、3、2D.2、4、5

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