Question

【題目】面對近期華北地區(qū)嚴重的空氣污染，某同學設計了一個如圖所示的靜電除塵器，該除塵器的上下底面是邊長為L的正方形金屬板，前后面是絕緣的透明有機玻璃，左右面是高為h的用絕緣透明有機玻璃制成可開啟和關閉的通道口。使用時底面水平放置，兩金屬板連接到電壓為U的高壓電源兩極（下板接負極），于是在兩金屬板間產(chǎn)生一個勻強電場（忽略邊緣效應）。均勻分布的帶電煙塵顆粒在單位體積內(nèi)的煙塵個數(shù)為n，已知每個煙塵顆粒質(zhì)量為m，帶正電，電荷量為q，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒的重力。

（1）左右通道口關閉，假設煙塵顆粒開始都在容器內(nèi)處于靜止狀態(tài)，在閉合開關后：

①經(jīng)過多長時間顆�？梢员蝗�部吸附?

②除塵過程中電場對煙塵顆粒共做多少功?

（2）左右通道口開啟，假設煙塵顆粒以 v=10m/s 的水平速度從左向右通過除塵器，且 以上各物理量取值 U＝1600V，L＝0．20m，h＝0．10m，n=1012 個/m3，q＝+2．0×10－17C，m＝1．0×10－15kg，在閉合開關后：

①求除塵過程中煙塵顆粒在豎直方向所能偏轉(zhuǎn)的最大距離；

②除塵效率是衡量除塵器性能的一個重要參數(shù)。除塵效率是指一段時間內(nèi)被吸附的煙塵顆粒數(shù)量與進入除塵器煙塵顆�？偭康谋戎�。試求在上述情況下該除塵器的除塵效率；若用該除塵器對上述比荷的顆粒進行除塵，試通過分析給出在保持除塵器通道大小不變的前提下，提高其除塵效率的方法（提出一種方法即可）。

Answer 1

【答案】（1）；

（2）；方法1，增大金屬極板間電壓，方法2減小顆粒進入通道的速度

【解析】

試題分析：（1）①因為，解得

②電場力做功

（2）①因為

解得

因為，所以

②

因為

所以，故方法1，增大金屬極板間電壓，方法2減小顆粒進入通道的速度