Question

【題目】如圖所示的電路，電源電動勢E=12V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R1=6Ω，R2=12Ω，間距d=0.2m的兩平行金屬板水平放置，板間分布有垂直于紙面向里、，磁感應(yīng)強度B=1T的勻強磁場，閉合開關(guān)S，板間電場視為勻強電場．將噴墨打印機的噴頭對準(zhǔn)兩板的中點，從噴口連續(xù)不斷地噴出水平初速度為v=0.1m/s的相同帶電墨滴，設(shè)滑動變阻器接入電路的阻值為Rx．（g取10m/s2）求

（1）當(dāng)Rx=3Ω時，電阻R1消耗的電功率

（2）改變Rx的值，可以使進(jìn)入板間的帶電墨滴做勻速圓周運動，最后與板相碰，碰時速度與初速度的夾角為60°．則

①帶電墨滴的比荷q/m為多大？

②此時Rx的阻值是多少？

Answer 1

【答案】(1)6W （2）① ②7Ω.

【解析】（1）由圖可知閉合電路的外電阻為：

根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得電流為：

R1兩端的電壓為：U1=IR12=1.5×4=6V

R1消耗的功率為：

（2）帶電墨滴進(jìn)入電、磁場區(qū)域做勻速圓周運動，必有重力和電場力等大反向，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律：

又因電場力等于重力，則有： ，

帶電墨滴做勻速圓周運動的初末速的夾角等于圓心角為60°，

根據(jù)幾何關(guān)系得R=d。

解得帶電墨滴的比荷：

電壓為：

干路電流為：

解得：