Question

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(chǎng)，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＝+1.0×10^－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(zhǎng)時(shí)間煙塵顆粒可以被全部吸附？
（2）除塵過程中電場(chǎng)對(duì)煙塵顆粒共做了多少功？
（3）經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大？

Answer 1

（1）0.02s
（2）2.5×10^－4 J
（3）0.014s

（1）當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時(shí)，煙塵就被全部吸附煙塵顆粒受到的電場(chǎng)力
F＝qU/L ①       ②      ∴ ③
（2） ＝2.5×10^－4（J）  ④
（3）設(shè)煙塵顆粒下落距離為x   ⑤
當(dāng)時(shí)  E_K達(dá)最大，      ⑥