如圖甲所示,靜電除塵裝置中有一長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為b、高為d的矩形通道,其前、后面板使用絕緣材料,上、下面板使用金屬材料.圖乙是裝置的截面圖,上、下兩板與電壓恒定的高壓直流電源相連.質(zhì)量為m、電荷量為-q、分布均勻的塵埃以水平速度v0進(jìn)入矩形通道,當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和,同時(shí)被收集.通過(guò)調(diào)整兩板間距d可以改變收集效率η.當(dāng)d=d0時(shí),η為81%(即離下板0.81d0范圍內(nèi)的塵埃能夠被收集).不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用.

求:(1)求收集效率為100%時(shí),兩板間距的最大值dm;
(2)求收集效率η與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系.

(1)0.9d0。2)η=0.81

解析試題分析:(1)收集效率η為81%,即離下板0.81 d0的塵埃恰好到達(dá)下板的右端邊緣,設(shè)高壓
電源的電壓為U,則在水平方向有L=v0t    ①
在豎直方向有0.81d0at2       
其中a=        ③
當(dāng)減小兩板間距時(shí),能夠增大電場(chǎng)強(qiáng)度,提高裝置對(duì)塵埃的收集效率.收集效率恰好為
100%時(shí),兩板間距即為dm.如果進(jìn)一步減小d,收集效率仍為100%.因此,在水平方向有
L=v0t         ④
在豎直方向有dma′t2       
其中a′=       ⑥
聯(lián)立①②③④⑤⑥式可得dm=0.9d0     ⑦         6分
(2)當(dāng)d>0.9d0時(shí),設(shè)距下板x處的塵埃恰好到達(dá)下板的右端
邊緣,此時(shí)有x=          
根據(jù)題意,收集效率為η=       ⑨
聯(lián)立①②③⑧⑨式可得η=0.81           4分
考點(diǎn):靜電現(xiàn)象、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(8分)如圖所示,在xOy平面上第一象限內(nèi)有平行于y軸的有界勻強(qiáng)電場(chǎng),方向如圖。有一電子先后兩次以相同的初速度垂直于y軸從P點(diǎn)射入電場(chǎng)中,當(dāng)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E1時(shí),電子從A點(diǎn)射出,A點(diǎn)的坐標(biāo)為(xA,0),當(dāng)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E2時(shí),電子從B點(diǎn)射出,B點(diǎn)的坐標(biāo)為(xB,0),求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E1、E2大小之比;

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(10分). 在如圖所示的坐標(biāo)系中放置3個(gè)帶電小球,原點(diǎn)處的小球所帶電量為q1=5.0×10-9C;在x軸正方向距原點(diǎn)0.30m處的小球所帶電量q2=6.0×10-9C;在y軸負(fù)方向上距原點(diǎn)0.10m處的小球所帶電量q3=-×10-9C。(靜電力常量k =9.0×109 N.m2/C2

求:原點(diǎn)處的小球受到的靜電力的大小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

在電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線上有A、B兩點(diǎn),如圖所示.若將一負(fù)電荷q=-2.0×10-7C,從A點(diǎn)移至B點(diǎn),電荷克服電場(chǎng)力做功4.0×10-4J,試求:

(1)電場(chǎng)方向;
(2)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差多大? 哪一點(diǎn)電勢(shì)高?
(3)在這一過(guò)程中,電荷的電勢(shì)能怎樣變化,變化了多少?
(4)如在這一電場(chǎng)中有另一點(diǎn)C,已知,若把這一負(fù)荷從B移至C電場(chǎng)力做多少功?是正功還是負(fù)功?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

“真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷相距10cm,它們之間相互作用力大小為9×10-4N,當(dāng)它們合在一起時(shí),成為一個(gè)帶電量為3×10-8C的點(diǎn)電荷,問(wèn)原來(lái)兩電荷的帶電量各為多少?”某同學(xué)求解如下:
根據(jù)電荷守恒定律:q1+q2=3×10—8C= ①
根據(jù)庫(kù)侖定律:q1 q2=
以q2=b/q1代人①式得:
解得:
根號(hào)中的數(shù)值小于0,經(jīng)檢查,運(yùn)算無(wú)誤,試指出求解過(guò)程中的問(wèn)題并給出正確的解答。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,在邊長(zhǎng)為l的正方形二個(gè)頂點(diǎn)A、B上依次放置電荷量為+q、+q、的點(diǎn)電荷,求正方形中心O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn),ab與場(chǎng)強(qiáng)方向平行,bc與場(chǎng)強(qiáng)方向成60°,ab=4cm,bc=10cm,將一個(gè)帶電量為+2×10-8C的電荷從a移到b時(shí),電場(chǎng)力做功4×10-6J,求:

(1)a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差;
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大;
(3)a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(14分)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開(kāi)始,經(jīng)M、N板間的電場(chǎng)加速后,從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng),如圖所示.已知M、N兩板間的電壓為U,粒子的重力不計(jì).

(1)正確畫(huà)出粒子由靜止開(kāi)始至離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的軌跡圖(用直尺和圓規(guī)規(guī)范作圖);
(2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(10分)如圖所示,兩平行金屬板間距為d,電勢(shì)差為U,板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng);金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。帶電量為+q、質(zhì)量為m的粒子,由靜止開(kāi)始從正極板出發(fā),經(jīng)電場(chǎng)加速后射出,并進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。忽略重力的影響,求:

(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大;
(2)粒子從電場(chǎng)射出時(shí)速度ν的大;
(3)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R。

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