Question

【题目】面对近期华北地区严重的空气污染，某同学设计了一个如图所示的静电除尘器，该除尘器的上下底面是边长为L的正方形金属板，前后面是绝缘的透明有机玻璃，左右面是高为h的用绝缘透明有机玻璃制成可开启和关闭的通道口。使用时底面水平放置，两金属板连接到电压为U的高压电源两极（下板接负极），于是在两金属板间产生一个匀强电场（忽略边缘效应）。均匀分布的带电烟尘颗粒在单位体积内的烟尘个数为n，已知每个烟尘颗粒质量为m，带正电，电荷量为q，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒的重力。

（1）左右通道口关闭，假设烟尘颗粒开始都在容器内处于静止状态，在闭合开关后：

①经过多长时间颗粒可以被全部吸附?

②除尘过程中电场对烟尘颗粒共做多少功?

（2）左右通道口开启，假设烟尘颗粒以 v=10m/s 的水平速度从左向右通过除尘器，且 以上各物理量取值 U＝1600V，L＝0．20m，h＝0．10m，n=1012 个/m3，q＝+2．0×10－17C，m＝1．0×10－15kg，在闭合开关后：

①求除尘过程中烟尘颗粒在竖直方向所能偏转的最大距离；

②除尘效率是衡量除尘器性能的一个重要参数。除尘效率是指一段时间内被吸附的烟尘颗粒数量与进入除尘器烟尘颗粒总量的比值。试求在上述情况下该除尘器的除尘效率；若用该除尘器对上述比荷的颗粒进行除尘，试通过分析给出在保持除尘器通道大小不变的前提下，提高其除尘效率的方法（提出一种方法即可）。

Answer 1

【答案】（1）；

（2）；方法1，增大金属极板间电压，方法2减小颗粒进入通道的速度

【解析】

试题分析：（1）①因为，解得

②电场力做功

（2）①因为

解得

因为，所以

②

因为

所以，故方法1，增大金属极板间电压，方法2减小颗粒进入通道的速度