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2018
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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

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问题描述:

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。

最佳答案:

(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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