Question

2．如圖所示，噴墨打印機(jī)中的墨滴在進(jìn)入偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)到達(dá)紙上．已知兩偏轉(zhuǎn)極板長度L=1.5×10^-2 m，兩極板間電場強(qiáng)度E=1.2×10⁶ N/C，墨滴的質(zhì)量m=1.0×10^-13 kg，電荷量q=1.0×10^-16 C，墨滴在進(jìn)入電場前的速度v₀=15m/s，方向與兩極板平行．不計(jì)空氣阻力和墨滴重力，假設(shè)偏轉(zhuǎn)電場只局限在平行極板內(nèi)部，忽略邊緣電場的影響．

（1）判斷墨滴帶正電荷還是負(fù)電荷？
（2）求墨滴在兩極板之間運(yùn)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(zhuǎn)電場中偏轉(zhuǎn)，關(guān)鍵偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動，由勻速直線運(yùn)動的公式即可求出運(yùn)動的時間．
（3）墨滴在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動，離開電場后做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)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(zhuǎn)的方向與電場線的方向相反，所以帶負(fù)電荷．
（2）墨滴在水平方向做勻速直線運(yùn)動，那么墨滴在兩板之間運(yùn)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(yùn)動：a=$\frac{qE}{m}$
代入數(shù)據(jù)可得：a=1.2×10³ m/s²
離開偏轉(zhuǎn)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(fù)電荷；
（2）墨滴在兩極板之間運(yùn)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(diǎn)評 本題考查了帶電微粒在電場中的運(yùn)動，分析清楚微粒的運(yùn)動過程、應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解、類平拋運(yùn)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(yùn)動，用熟知的知識和方法處理．