Question

為研究靜電除塵，有人設(shè)計了一個盒狀容器，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=0.04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，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個勻強電場，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個，假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個顆粒帶電量為，質(zhì)量為，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)過多長時間煙塵顆粒可以被全部吸附?(2)除塵過程中電場對煙塵顆粒共做了多少功?(3)經(jīng)過多長時間容器中煙塵顆粒的總動能達(dá)到最大?

Answer 1

答案：略
解析：

思路點撥：帶正電的顆粒受豎直向下的電場力的作用，做勻加速直線運動，顯然當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時，煙塵就被全部吸附．由于煙塵顆粒離下表面的距離不同，所以到達(dá)下表面的顆粒動能也不盡相同，但因電場力的功W和位移s是線性關(guān)系，所以可以求電場力做功的平均值得到總功．求動能最大值，可以先建立動能和距離x的函數(shù)關(guān)系式，再求極值． 正確解答：(1)當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時，煙塵就被全部吸附煙塵，顆粒受到的電場力 F=qU/L， (3)設(shè)煙塵顆粒下落距離為x，