19.
某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物(视为小球)组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中,空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下,带电颗粒打到金属板上被收集,已知金属板长度为L,间距为d、不考虑重力影响和颗粒间相互作用。
若不计空气阻力,质量为m、电荷量为的颗粒恰好全部被收集,求两金属板间的电压;
若计空气阻力,颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反,大小为,其中r为颗粒的半径,k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。a、半径为R、电荷量为的颗粒恰好全部被收集,求两金属板间的电压;b、已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比,进入收集器的均匀混合气流包含了直径为和的两种颗粒,若的颗粒恰好100%被收集,求的颗粒被收集的百分比。
👩🏫 教师答案
【答案】见详解
【详解】解:(1)只要紧靠上极板的颗粒能够落到收集板右侧,颗粒就能够全部收集,有
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解得
(2)a.颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度;
且
b.带电荷量q 的颗粒恰好100%被收集,颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度,
颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度,所受阻力等于电场力,有;
设只有距下极板为d′的颗粒被收集,在竖直方向颗粒匀速下落
的颗粒带电荷量为;q
的颗粒被收集的百分比
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解得
(2)a.颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度;
且
b.带电荷量q 的颗粒恰好100%被收集,颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度,
颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度,所受阻力等于电场力,有;
设只有距下极板为d′的颗粒被收集,在竖直方向颗粒匀速下落
的颗粒带电荷量为;q
的颗粒被收集的百分比
【来源】
例题与变式·必修第三册·第五节 带电粒子在电场中的运动 · 物理 · 第19题
【难度】★★★☆☆
【题型】解答题
【章节】
10-静电场中的能量
【考点】
带电粒子加速与偏转(1)
🔗 引用此试题:
/cards/card-2151