1、简答题 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.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.
参考答案: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=12at2…②
其中:a=qEm=qUmd0…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=12a′t2…⑤
其中a′=qUmdm…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.
本题解析:
本题难度:一般
2、实验题 给你一个电阻箱、开关及导线等,如何根据闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。
(1)画出电路图。
(2)实验过程中,将电阻箱拨到4.5 Ω时,电压表读数为0.90 V;若将电阻箱拨到如图甲所示的__________Ω时,电压表的读数如图乙所示是__________V。
(3)根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势E=__________V。
参考答案:(1)
(2)110,1.1
(3)1.11
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 如图所示,一质量为m、电量为q的带电粒子,以速度v沿平行于板面的方向射入电场中.极板间的电压为U,板长为L,板间距离为d.若不计带电粒子的重力,求带电粒子射出电场时
(1)侧向位移的大小;
(2)速度的大小与方向.
参考答案:(1)粒子在电场中做类平抛运动,在垂直于板面方向的分运动为匀加速运动.带电粒子受到的电场力为 F=qE ①
由牛顿第二定律得带电粒子的加速度为 a=Fm ②
由于极板间为匀强电场,故 U=Ed ③
带电粒子在平行于板面的方向不受力,所以在这个方向做匀速运动,由L=vt 可求得:t=Lv④
带电粒子射出电场时,在垂直于板面方向偏移的距离为y=12at2 ⑤
由①②③④⑤可得:y=qUL22mdv2 ⑥
(2)带电粒子射出电场时垂直于极板的分速度为 vy=at=qUmd?Lv
则速度大小为 V=
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的小球,从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直进入电场,它们分别落在下板的A、B、C三点(如图所示),由此可判断( )
A.三个球在电场中运动的时间相等
B.落到A点的小球带正电,落到B点的小球不带电
C.三个小球到达正极板时的动能关系是:EKC>EKB>EKA
D.三个小球在电场中运动的加速度关系是:aA>aB>aC