Question

2．如圖所示，噴墨打印機中的墨滴在進入偏轉電場之前會被帶上一定量的電荷，在電場的作用下使電荷發(fā)生偏轉到達紙上．已知兩偏轉極板長度L=1.5×10^-2 m，兩極板間電場強度E=1.2×10⁶ N/C，墨滴的質量m=1.0×10^-13 kg，電荷量q=1.0×10^-16 C，墨滴在進入電場前的速度v₀=15m/s，方向與兩極板平行．不計空氣阻力和墨滴重力，假設偏轉電場只局限在平行極板內部，忽略邊緣電場的影響．

（1）判斷墨滴帶正電荷還是負電荷？
（2）求墨滴在兩極板之間運動的時間；
（3）求墨滴離開電場時在豎直方向上的位移y．

Answer 1

分析 （1）墨滴在偏轉電場中偏轉，關鍵偏轉的方向判斷出受到的電場力的方向，然后判斷出電性．
（2）墨滴在偏轉電場中做類平拋運動，由勻速直線運動的公式即可求出運動的時間．
（3）墨滴在偏轉電場中做類平拋運動，離開電場后做勻速直線運動，根據(jù)運動的合成與分解、幾何知識求出偏移量．

解答 解：（1）墨粉滴偏轉的方向與電場線的方向相反，所以帶負電荷．
（2）墨滴在水平方向做勻速直線運動，那么墨滴在兩板之間運動的時間t=$\frac{L}{{v}_{0}}$
代入數(shù)據(jù)可得：t=1.0×10^-3s
（3）墨滴在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動：a=$\frac{qE}{m}$
代入數(shù)據(jù)可得：a=1.2×10³ m/s²
離開偏轉板時在豎直方向的位移y=$\frac{1}{2}$at²
代入數(shù)據(jù)可得：y=6.0×10^-4 m
答：（1）墨滴帶負電荷；
（2）墨滴在兩極板之間運動的時間是1.0×10^-3s；
（3）墨滴離開電場時在豎直方向上的位移是6.0×10^-4 m．

點評 本題考查了帶電微粒在電場中的運動，分析清楚微粒的運動過程、應用運動的合成與分解、類平拋運動規(guī)律即可解題；本題是理論聯(lián)系的問題，要善于建立物理模型，簡化成類平拋運動，用熟知的知識和方法處理．