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5.有同学想通过静电除尘的方法净化空气.她用玻璃圆桶密闭含灰尘的空气,圆桶的高和直径相等.方法一是:在圆桶顶面和底面间加上电压U,沿圆桶的轴线方向形成一个匀强电场,尘粒的运动方向如图甲所示;方法二是:在圆桶轴线处放一直导线,在导线与桶壁间加上的电压也等于U,形成沿半径方向的辐向电场,尘粒的运动方向如图乙所示.已知空气阻力与尘粒运动的速度成正比,即F阻=kv(k为一定值),假设每个尘粒的质量和带电荷量均相同,不计尘埃的重力,则( )A. | 两种方法中尘粒最终一定都做匀速运动 | |
B. | 两种方法下尘粒受到的电场力大小相等 | |
C. | 电场对单个尘粒做功的最大值相等 | |
D. | 乙容器中的尘粒不可能做匀速直线运动 |
分析 根据分析灰尘的受力,判断可知灰尘最终落在圆柱上,电场对单个尘粒做功的最大值为Uq都相等
解答 解:A、在甲中,粒子电场力方向与速度方向相同,做匀加速直线运动,在乙中,电场为发散状,故乙中粒子受力越来越小,故粒子做加速度减小的加速运动,故A错误
B、由U=Ed可得,由于距离d不同,故电场强度不相同,故每个粒子受电场力大小不相等,故B错误;
C、根据动能定理知,电场对单个尘粒做功的最大值都等于Uq,故C正确.
D、乙中水平向与竖直向都有加速度,故不可能做匀速直线运动,故D正确
故选:CD
点评 本题考查静电除尘的应用,是道较新颖的题目,也是物理与生活相结合的典型,注意应用带电粒子在电场中的运动去分析解答
练习册系列答案
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A. | 开关拨向“1”时,金属棒做加速度逐渐减小的加速运动 | |
B. | t0时刻电容器所带的电荷量为$\frac{CBLF{t}_{0}}{m+{B}^{2}{L}^{2}C}$ | |
C. | 开关拨向“2”后,导体棒匀速运动的速率为$\frac{FR}{{B}^{2}{L}^{2}}$ | |
D. | 开关拨向“2”后t时间内,导体棒通过的位移为$\frac{FR}{{B}^{2}{L}^{2}}$(t+$\frac{m{t}_{0}}{m+{B}^{2}{L}^{2}C}$-$\frac{mR}{{B}^{2}{L}^{2}}$) |