Question

23.為研究靜電除塵，有人設計了一個盒狀容器，容器側面是絕緣的透明有機玻璃，它的上下底面是面積A=0.04 m²的金屬板，間距L=0.05 m，當連接到U=2500 V的高壓電源正負兩極時，能在兩金屬板間產生一個勻強電場，如下圖所示.現把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內，每立方米有煙塵顆粒10¹³個，假設這些顆粒都處于靜止狀態(tài)，每個顆粒帶電量為q=+1.0×10^－17C，質量為m=2.0×10^－15 kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力.求合上電鍵后：（1）經過多長時間煙塵顆粒可以被全部吸附？（2）除塵過程中電場對煙塵顆粒共做了多少功？（3）經過多長時間容器中煙塵顆粒的總動能達到最大？

Answer 1

23.（1）當最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時，煙塵就被全部吸附煙塵顆粒受到的電場力

F＝qU/L                                                             　①

L＝at²=                                                        　②

　　　　　∴　t＝L＝0.02 s                                              　③

（2）  　W＝NALqU                                                     　④

　　　　　＝2.5×10^-4  J                                              　⑤

（3）設煙塵顆粒下落距離為x　　

　　　E_K=mv²·NA（L－x）=x·NA（L－x）        　⑥

　　　當x=時　E_K達最大，

          x=at

      　　t₁＝＝L＝0.014  s                      　⑦