Question

为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积A＝0.04 m2的金属板，间距L＝0.05 m，当连接到U＝2500 V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒所带电荷量q＝+1.0×10－17 C，质量m＝2.0×10－15 kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力．求闭合开关后：

（1）经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？

（2）除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？

（3）经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？

 

Answer 1

（1）（2）2.5×10－4J（3）

【解析】

试题分析：（1）当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被全部吸附．烟尘颗粒受到的电场力为

（2）容器内的烟尘颗粒总数为NAL, 一个颗粒从上极板到下极板时，电场力的功为 qU， 由于板间烟尘颗粒均匀分布，可以认为烟尘的质心位于板间中点位置，因此，除尘过程中电场力对烟尘所做总功为：＝2.5×10－4J

（3）设烟尘颗粒下落距离为x ，则板内烟尘总动能

．

当时 EK达最大，

由 ,得s．

考点：考查了带电粒子在电场中的偏转