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        1. 精英家教網(wǎng)為研究靜電除塵,有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器,容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃,它的上下底面是面積A=0.04m2的金屬板,間距L=0.05m,當(dāng)連接到U=2500V的高壓電源正負(fù)兩極時(shí),能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場,如圖所示,現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi),每立方米有煙塵顆粒1013個(gè),假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài),每個(gè)顆粒帶電量為q=+1.0×10-17C,質(zhì)量為m=2.0×10-15kg,不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力,并忽略煙塵顆粒所受重力.求合上電鍵后:
          (1)經(jīng)過多長時(shí)間煙塵顆?梢员蝗课?
          (2)除塵過程中電場對煙塵顆粒共做了多少功?
          (3)經(jīng)過多長時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大?
          分析:在本題中帶電顆粒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)直到到達(dá)負(fù)極板為止,當(dāng)離負(fù)極板最遠(yuǎn)的粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí),所有顆粒全部被吸收;由于顆粒均勻分布在密閉容器內(nèi),可以等效為所有顆粒從兩極板中間被加速到負(fù)極板,從而求出電場對顆粒做的總功;寫出動(dòng)能表達(dá)式,利用數(shù)學(xué)知識和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以求出經(jīng)過多長時(shí)間顆粒的總動(dòng)能最大.
          解答:解:(1)當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時(shí),煙塵就被全部吸附.
          根據(jù)牛頓第二定律得:F=
          U
          d
          q=ma
            ①
          設(shè)經(jīng)過時(shí)間t顆粒被全部吸收,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:L=
          1
          2
          at2=
          qUt2
          2mL
            ②
          聯(lián)立①②解得顆粒全部被吸收所需時(shí)間為 t=
          2m
          qU
          L=0.02(s)
            ③
          (2)全部顆粒被吸附的過程可以等效為:全部顆粒從極板中間被吸附到負(fù)極板,所以加速電壓為
          U
          2
          ,有:
           W=
          1
          2
          NALqU
          =2.5×10-4 (J)   ④
          電場對煙塵顆粒共做了2.5×10-4 功;
          (3)設(shè)煙塵顆粒下落距離為x,則有:
          Ek=
          1
          2
          mv2?NA(L-x)=
          qU
          L
          x?NA(L-x)
            ⑤
          當(dāng)x=
          L
          2
          時(shí)  EK達(dá)最大
          設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大,此時(shí)有:
          x=
          1
          2
          a
          t
          2
          1
                 ⑥
          所以解得總動(dòng)能最大時(shí)經(jīng)過時(shí)間為:t1=
          2x
          a
          =
          m
          qU
          L=0.014(s)
          點(diǎn)評:本題屬于較難題目,要正確建立物理模型,依據(jù)相關(guān)物理規(guī)律求解.
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          (1)經(jīng)過多長時(shí)間煙塵顆?梢员蝗课?
          (2)將煙塵完全除掉,電場對煙塵共做多少功?
          (3)經(jīng)過多長時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大?

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          (2006?塘沽區(qū)模擬)為研究靜電除塵,有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器,容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃,它的上下底面是面積A=0.04m2的金屬板,間距L=0.05m,當(dāng)連接到U=2500V的高壓電源正負(fù)兩極時(shí),能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場,如圖所示.現(xiàn)把m=40mg的帶有正電荷的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi),假設(shè)這些顆粒的質(zhì)量及所帶電荷量均相同,在容器中均勻分布且都處于靜止?fàn)顟B(tài),不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力,并忽略煙塵顆粒所受重力,當(dāng)合上開關(guān)S后經(jīng)0.02s時(shí)間煙塵顆?梢员蝗课剑埞浪悖
          (1)每個(gè)煙塵顆粒的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)
          (2)除塵過程中電場對煙塵顆粒共做了多少功?

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          為研究靜電除塵,有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器,容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃,它的上下底面是面積A=0.04m2的金屬板,間距L=0.05m,當(dāng)連接到U=2500V的高壓電源正負(fù)兩極時(shí),能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場,如圖所示,現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi),每立方米有煙塵顆粒N=1.0×1013個(gè),假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài),每個(gè)顆粒帶電量為q=+1.0×1017C,質(zhì)量為m=2.0×1015kg,不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力,并忽略煙塵顆粒所受重力。求合上電鍵后:

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