Question

（03年上海卷）（14分）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�，F(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(guò)多長(zhǎng)時(shí)間煙塵顆�？梢员蝗�部吸附？

（2）除塵過(guò)程中電場(chǎng)對(duì)煙塵顆粒共做了多少功？

（3）經(jīng)過(guò)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

解析：

（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）

 

L=                                                     （2）

 

∴ t==0.02 (s)                                  　         （3）

 

（2）W=NALqU                                                     （4）

 

       =2.5×10^－4 （J）                                                    （5）

 

  （3）設(shè)煙塵顆粒下落距離為x

 

         E_k=              （6）

 

當(dāng)x=時(shí)，Ek達(dá)最大，

 

     x=

 

    t₁==0.014 (s)                                 （7）