精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
精英家教网如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料.图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连.质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集.已知当d=d0时离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集.不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用.求进入通道的所有尘埃都能被收集时,两板间的最大距离dm
分析:根据类平抛运动分析方法:水平方向匀速和竖直方向匀加速具有等时性,即粒子在电场中运动的时间不超过
L
v0
,所以得出临界问题的临界条件;再由竖直方向匀加速直线运动的规律求解相关问题即可.
解答:解:由题意离下板0.81d0的尘埃恰好到达下板的右端边缘,设高压电源的电压为U,在水平方向有:
L=v0t…①
在竖直方向有:0.81d0=
1
2
at2…②
其中:a=
qE
m
=
qU
md0
…③
当减少两板间距时,能够增大电场强度,提高装置对尘埃的收集效率.收集效率恰好为100%时,两板间距为dm.如果进一步减少d,收集效率仍为100%.
因此,在水平方向有L=v0t…④
在竖直方向有dm=
1
2
a′t2
…⑤
其中a′=
qU
mdm
…⑥
联立①②③④⑤⑥可得dm=0.9d0
答:进入通道的所有尘埃都能被收集时,两板间的最大距离dm是0.9d0
点评:本题主要考查了带电粒子在匀强电场中的偏转问题,考查对临界问题和类平抛运动问题的分析、解决问题的能力.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料.图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连.质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集.通过调整两板间距d可以改变收集效率η.当d=d0时η为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集).不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用.
(1)求收集效率为100%时,两板间距的最大值dm
(2)求收集率η与两板间距d的函数关系;
(3)若单位体积内的尘埃数为n,求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量
△M△t
与两板间距d的函数关系,并绘出图线.
精英家教网

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

(22分)如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集。通过调整两板间距d可以改变收集效率η。当d=d0η为81%(即离下板081d0范围内的尘埃能够被收集)。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。

⑴求收集效率为100%时,两板间距的最大值dm

⑵求收集率η与两板间距d的函数关系;

⑶若单位体积内的尘埃数为n,求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量ΔM/Δt与两板间距d的函数关系,并绘出图线。

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料.图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连.质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集.通过调整两板间距d可以改变收集效率η.当d=d0时,η为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集).不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用.

求:(1)求收集效率为100%时,两板间距的最大值dm

(2)求收集效率η与两板间距d的函数关系.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:2014届浙江省高三上学期期中物理试卷(解析版) 题型:计算题

如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料.图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连.质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集.通过调整两板间距d可以改变收集效率η.当d=d0时,η为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集).不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用.

求:(1)求收集效率为100%时,两板间距的最大值dm

(2)求收集效率η与两板间距d的函数关系.

 

查看答案和解析>>

同步练习册答案