如图是某种静电分选器的原理示意图,两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷,形成匀强电场.分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度,到两板距离相等.混合在一起的a、b两

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图是某种静电分选器的原理示意图,两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷,形成匀强电场.分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度,到两板距离相等.混合在一起的a、b两种颗粒从漏斗出口下落时,a种颗粒带上正电,b种颗粒带上负电.经分选电场后,a、b两种颗粒分别落到水平传送带A、B上.
已知两板间距d=0.1m,板的长度l=0.5m,电场仅局限在平行板之间;各颗粒所带电量大小与其质量之比均为1×10-5C/kg.设颗粒进入电场时的初速度为零,分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用不计.要求两种颗粒离开电场区域时,不接触到极板但有最大偏转量.重力加速度g取10m/s2
(1)左右两板各带何种电荷?两极板间的电压多大?
(2)若两带电平行板的下端距传送带A、B的高度H=0.3m,颗粒落至传送带时的速度大小是多少?
(3)设颗粒每次与传送带碰撞反弹时,沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半.写出颗粒第n次碰撞反弹高度的表达式.并求出经过多少次碰撞,颗粒反弹的高度小于0.01m.
魔方格

◎ 答案

(1)由于a颗粒带正电,故电场方向向左,所以左板带负电荷,右板带正电荷
依题意,颗粒在平行板的竖直方向上做自由落体运动,故满足l=
1
2
gt2
…①
在水平方向上做匀加速直线运动,故满足s=
d
2
=
1
2
qU
md
t2
…②
①②两式联立得两极板间的电压U=
mgd2
2ql
=1×104V

(2)根据动能定理,颗粒落到水平传送带上满足
1
2
qU
+mg(l+H)=
1
2
mv2
解得颗粒落到水平传送带上时的速度大小为v=

qU
m
+2g(l+H)
=4m/s
(3)在竖直方向颗粒作自由落体运动,根据vy2=2g(l+H)
可得颗粒第一次落到水平传送带上沿竖直方向有vy=

2g(l+H)
=4m/s

故颗粒第一次反弹的速度大小为
vy
2

所以根据v2=2gh可得颗粒第一次反弹高度 h1=
(0.5vy)2
2g
=(
1
4
)(
  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐
如图所示是某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若小车在平直的公路上以初速度V0开
如图所示是某中学科技小组制
如图所示,在倾角=30o的光滑固定斜面上,放有两个质量分别为1kg和2kg的可视为质点的小球A和B,两球之间用一根长L=0.2m的轻杆相连,小球B距水平面的高度h=0.1m。两球从静止
如图所示,在倾角=30o的光滑
如图所示,质量为m=0.1kg的小物块(可视为质点),用一根长为L=1m不可伸长的轻质细线悬挂在距水平桌面1m高的O点,OB为竖直线,在桌面上方B点固定一个小的薄刀片,可切割物块上
如图所示,质量为m=0.1kg的小
质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动,v-t图象如图所示。由此不可求出的下列物理量是[]A.前25s内汽车的平均速度B.前l0s内汽车的加速度C.前l0s内汽车所受的阻力D.15~25s内合
质量为1500kg的汽车在平直的
质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动,v-t图象如图所示。由此可求[]A.前25s内汽车的平均速度B.前10s内汽车的加速度C.前10s内汽车所受的阻力D.15~25s内台外力对汽车所做
质量为1500kg的汽车在平直的