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20所示。A、B为两块平行金属板,间距d=0.30m,两板间有方向由B指向A、电场

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20所示。A、B为两块平行金属板,间距d=0.30m,两板间有方向由B指向A、电场

题型:不详难度:来源:
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20所示。A、B为两块平行金属板,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。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=2.0×10-15kg、电荷量为q=-2.0×10-16C,喷出的初速度v0=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以及微粒之间的相互作用力均可忽略。试求:
(1)微粒落在B板上的动能;
(2)微粒从离开喷枪后到达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。
答案
(1)据动能定理,电场力对每个微粒做功,微粒打在B板上时的动能               
              (2分)
代入数据解得:         J                          (1分)
(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vt,有

可得vt=8.0m/s。由于微粒在两极板间做匀变速运动,即
                            (2分)
可解得                       t ="0.06s                               " (1分)
(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
                  (2分)
微粒最后落在B板上所形成的圆面积     S=πR2
联立以上各式,得                  
代入数据解得                        S =7.5ⅹ10-2m2               (2分)
解析

举一反三
质量为m、带电量为+q的物体处于竖直向上的匀强电场中,现将物体从距地面h高处以一定的初速度竖直下抛,物体以的加速度匀加速下落,已知匀强电场的场强。则物体从抛出到落到地面的过程中(   )
A.物体的动能增加了
B.物体的机械能少
C.物体的重力势能减少,电势能减少
D.物体与周围空气组成的系统内能增加了

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如图所示,匀强电场场强大小为 E ,方向与水平方向夹角为θ(θ≠45°) ,场中有一质量为 m ,电荷量为 q 的带电小球,用长为 L 的细线悬挂于O点,当小球静止时,细线恰好水平.现用一外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点,小球电荷量不变,则在此过程中(     )
A.外力所做的功为mgLcotθ
B.带电小球的电势能增加 qEL ( sinθ+cosθ)
C.带电小球的电势能增加 2mgLcotθ
D.合外力所做的功为0

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某一平行板电容器两端电压是U,间距为d,设其间为匀强电场,如图所示.现有一质量为m的小球,以速度v0射入电场,v0的方向与水平成45°斜向上;要使小球做直线运动,则
(1)小球带何种电荷?电量是多少?
(2)在入射方向上的最大位移是多少?
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如图所示,一带正电小球穿在一根绝缘的粗糙直杆上,杆与水平方向成θ角,整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场,小球沿杆向下运动,在A点时的动能为100 J,在C点时动能减为零,B为AC的中点。在运动过程中下列说法正确的是  (   )
A.小球在B点时的动能为50 J
B.小球电势能的增加量等于重力势能的减少量
C.小球在AB段克服摩擦力做的功与在BC段克服摩擦力做的功相等
D.到达C点后小球可能沿杆向上运动

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如图,P和Q为两平行金属板,板间电压为U,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动.下列说法正确的是
A.两板间距离越大,加速时间越长,获得的速率就越大
B.两板间距离越小,加速度越大,获得的速率就越大
C.电子到达Q板时的速率,与两板间距离无关,仅与加速电压U有关
D.以上说法都不正确

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