Question

【題目】噴墨打印機的結構原理如圖所示．其中墨盒可以發出墨汁微滴，其半徑為1×10－5 m．此微滴經過帶電室時被帶上負電，帶電的多少由計算機按字體筆畫高低位置輸入信號加以控制．帶電后的微滴以一定的初速度進入偏轉電場，帶電微滴經過偏轉電場發生偏轉后，打到紙上，顯示出字體．無信號輸入時，墨汁微滴不帶電，徑直通過偏轉電場而注入回流槽流回墨盒．設偏轉極板長為L1＝1.6 cm，兩板間的距離為d＝0.50 cm，偏轉板的右端距紙長為L2＝3.2 cm.若一個墨汁微滴的質量為1.6×10－10 kg，以20 m/s的初速度垂直于電場方向進入偏轉電場，兩偏轉板間的電壓是8.0×103 V，若墨汁微滴打到紙上的點距原射入方向的距離是2.0 mm.

（1）求這個墨汁微滴通過帶電室所帶的電荷量是多少？（不計空氣阻力和墨汁微滴的重力，可以認為偏轉電場只局限在平行板電容器內部，忽略邊緣電場的不均勻性）．

（2）欲使紙上的字體放大10%，偏轉板電壓應當如何變化，請你寫出正確的關系式．

Answer 1

【答案】（1）1.25×10－13 C（2）y＝（＋L2） ；8.8×103 V

【解析】

(1)墨汁在偏轉電場中做類平拋運動，如圖所示：

豎直方向加速度為：

水平方向：L1＝v0t

豎直位移為：

微粒射出電場后，向當于從偏轉板中點直線射出，由幾何關系得：

聯立并代入數據得：

q＝1.25×10﹣13C

(2) 由以上整理得：

顯然y與U成正比，所以為了使紙上的字體放大10%，可以把偏轉電壓提高10%，即:

U′＝8.8×103 V