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,其装置如图所示.A、B为两块平行金属板,间距d=0.40m,两板间有方向由B指向A,大小为E=1.0×103N/C的匀强电

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

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,其装置如图所示.A、B为两块平行金属板,间距d=0.40m,两板间有方向由B指向A,大小为E=1.0×103N/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,油漆微粒的初速度大小均为v0=2.0m/s,质量m=5.0×10-15kg、带电量为q=-2.0×10-16C.微粒的重力和所受空气阻力均不计,油漆微粒最后都落在金属板B上.试求:
(1)电场力对每个微粒所做的功.
(2)微粒打在B板上的动能.
(3)微粒到达B板所需的最短时间.
(4)微粒最后落在B板上所形成的图形及面积的大小.
魔方格

◎ 答案

(1)电场力对每个微粒所做的功为 W=qEd=2.0×10-16×1.0×103×0.40J=8.0×10-14J
(2)微粒从A板到B板过程,根据动能定理得  W=Ekt-Ek0
则得
Ekt=W+Ek0=W+
1
2
mv02
=(8.0×10-14+
1
2
×5.0×10-15×2.02)J
=9.0×10-14J

(3)微粒初速度方向垂直于极板时,到达B板时间最短.
Ekt=
1
2
mvt2

vt=

2Ekt
m
=

2×9.0×10-14
5.0×10-15
m/s=6.0m/s

根据运动学公式得
vo+vt
2
=
h
t

所以微粒到达B板所需的最短时间为t=
2h
vo+vt
=
2×0.40
2.0+6.0
s=0.1s

(4)根据对称性可知,微粒最后落在B板上所形成的图形是圆形.
由牛顿第二定律得:
a=
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