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静电喷漆技术具有效率高,浪费少,质量好,有利于工人健康等优点,其装置示意图如图所示。A、B两块平行金属板,间距d=0.30m,两板间有方向由B指向A,电场强度E=1.0×103N/C的匀强电场
题目详情
静电喷漆技术具有效率高,浪费少,质量好,有利于工人健康等优点,其装置示意图如图所示。A、B两块平行金属板,间距d=0.30m,两板间有方向由B指向A,电场强度E=1.0×10 3 N/C的匀强电场,在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的质量m=2.0×10 15 kg,电荷量q=-2.0×10 -16 C,喷出的初速度v 0 =2.0 m/s,油漆微粒最后都落在金属板B上。微粒所受重力和空气阻力及微粒之间的相互作用力均忽略,求: (1)向粒落在B板上的动能; (2)微粒从离开喷枪后剑达B板所需的最短时间; (3)微粒最后落在B板上所形成图形的面积。 |
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▼优质解答
答案和解析
(1)据动能定理,电场力对每个微粒做功W=E kt -E k0 =qEd 微粒打在B板上时的动能E kt =W+E k0 = 代入数据解得:E kt =6.4×10 -14 J (2)微粒初速度方向垂直于极板时,到达B板时间最短,到达B板时速度为v t ,有 ,可得v t =8.0 m/s 由于微粒在两极板间做匀变速运动,即 可解得t=0.06 s (3)由于喷枪喷出的油漆微粒是向各个方向,因此微粒落在B板上所形成的图形是圆形。对于喷枪沿垂直电场方向喷出的油漆微粒,在电场中做抛物线运动,根据牛顿第二定律,油漆颗粒沿电场方向运动的加速度 运动的位移 油漆颗粒沿垂直于电场方向做匀速运动,运动的位移即为落在B板上圆周的半径R=v 0 t 1 微粒最后落在B板上所形成的圆面积S=πR 联立以上各式,得 代入数据解得S=7.5×10 -2 m 2 |
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