(2013?永康市模拟)如图,两块水平放置、相距为2d 的金属板接在电压可调的直流电源上,金属板长为3d.中

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-05-08
如图所示,两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上.两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面

(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动,有: q U d =mg ①由①式得,q= mgd U . ②由于电场方向向下,电荷所受的电场力方向向上,可知墨滴带负电荷. ③(2)墨滴垂直进入电磁场共存区域,重力仍与电场力平衡,合力等于洛伦兹力,墨滴做匀速圆周运动,有: q v 0 B=m v 0 2 R ④考虑墨滴进入磁场和撞板的几何关系,可知墨滴在该区域恰好完成四分之一圆周运动,则半径R=d ⑤由②④⑤式得,B= v 0 U g d 2 .⑥(3)根据题设,墨滴的运动轨迹如图,设圆周运动的半径为R′,有: q v 0 B′=m v 0 2 R′ ⑦由图示可得, R ′ 2 = d 2 +(R′- d 2 ) 2 ⑧得, R′= 5 4 d ⑨联立②⑦⑨式可得, B′= 4 v 0 U 5g d 2 .答:(1)墨滴带负电,电量为 mgd U .(2)磁感应强度B= v 0 U g d 2 .(3)B’的大小为 B′= 4 v 0 U 5g d 2 .

电荷量为q的带正电的油滴恰好处于静止状态,电场力竖直向上,则电容器的下极板带正电,所以线圈下端相当于电源的正极,由题意可知,根据楞次定律,可得穿过线圈的磁通量在均匀增加;线框产生的感应电动势:E=n△?△t;油滴所受电场力:F=E场q,对油滴,根据平衡条件得:qEd=mg;所以解得,线圈中的磁通量变化率的大小为:△?△t=dmgnq.故A正确,BCD错误;故选:A.

(1)带电颗粒在电场区域恰能沿中心线做匀速直线运动,则电场力和重力是一对平衡力,重力竖直向下,则电场力竖直向上,由于颗粒带负电,受到的电场力方向与场强方向相反,故场强方向向下,即上极板带正电.
设两极板间电势差为U,由于电场力与重力平衡,有q
U
2d
=mg

所以U=
2mgd
q

(2)颗粒垂直进入电、磁场共存的区域,重力仍与电场力平衡,合力等于洛伦兹力,颗粒做匀速圆周运动,
设半径为R,由几何关系可知:
R2d2+(R?
d
2
)2

解得R=
5
2
d

根据洛伦兹力提供向心力qv0B=m
v02
R

所以磁感应强度B=
4mv0
5qd

(3)现将颗粒的速度提高到
4v0
3
,设在电场和磁场共存区域做半径为R′的匀速圆周运动,
从Q点射出后,在重力和电场力作用下做匀速直线运动,假设打到B点,设B相距磁场右侧的A点为x,如图所示.
根据洛伦兹力提供向心力q(
4v0
3
)B=m
(
4v0
3
)2
R′

解得R′=
5d
3

圆弧所对应的圆心角θ=arcsin
d
5d
3
=37°

Q点与A点的距离s=d?(R′?R′cosθ)=
2d
3

因为x=
s
tanθ
2d
3
3
4
8d
9
<d

所以颗粒不能从两板间射出.
答:(1)上极板带正电,并两极板间的电势差为
2mgd
q

(2)磁感应强度B的值为
4mv0
5qd

(3)将颗粒的速度提高到
4v0
3
,颗粒不能从两板间射出.

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