Question

2．大气中存在着自由运动的带电粒子，其密度随离地面高度的增大而增大，因而可以离地面50km以下的大气看作是绝缘体，离地50km以上的大气看做是良导体，由于地球本身带负电，周围存在电场，以匀强电场为模型，探究地面附近的带电量为q=-1.0×10^-17C，质量为m=2.0×10^-15kg的烟尘颗粒受力及运动情况，已知离地50km处与地面之间的电势差为4×10⁵V．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 以匀强电场为模型，电场强度E=$\frac{U}{d}$，对尘粒受力分析根据牛顿运动定律求解加速度，从而知道运动情况．

解答 解：以匀强电场为模型，则电场强度E=$\frac{U}{d}$=$\frac{4×1{0}^{5}}{50×1{0}^{3}}$=8v/m
电场力F=Eq=8×1.0×10^-17=8.0×10^-17N
重力G=mg=2×10^-14N
合力F=G-F=ma
解得a=9.96×10¹⁷m/s²
将向下做加速运动．
答：烟尘颗粒受力如图所示，向下做加速运动．

点评 本题重点是对物理模型的建立，由于地球本身带负电，周围存在电场，以匀强电场为模型，这样就建立起来我们与我们知识关联的物理模型，就可以解决一些看似陌生的情形．建模能力是物理能力的根本．