题目内容
如图是某种静电分选器的原理示意图.两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷,形成匀强电场.分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度,到两板距离相等.混合在一起的a、b两种颗粒从漏斗出口下落时,a种颗粒带上正电,b种颗粒带上负电.经分选电场后,a、b两种颗粒分别落到水平传送带A、B上.
已知两板间距d=0.1 m,板的长度l=0.5m,电场仅局限在平行板之间;各颗粒所带电量大小与其质量之比均为1 x10-5G/kg.设颗粒进入电场时的初速度为零,分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用力不计.要求两种颗粒离开电场区域时,不接触到极板但有最大偏转量,重力加速度g取10m/s2.
(1)左右两板各带何种电荷?两极板间的电压多大?
(2)若两带电平行板的下端距传送带4、B的高度H=0.3m,颗粒落至传送带时的速度大小是多少?
(3)设颗粒每次与传送带碰撞反弹时,沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半.写出颗粒第n次碰撞反弹高度的表达式.并求出经过多少次碰撞,颗粒反弹的高度小于0.01m.
已知两板间距d=0.1 m,板的长度l=0.5m,电场仅局限在平行板之间;各颗粒所带电量大小与其质量之比均为1 x10-5G/kg.设颗粒进入电场时的初速度为零,分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用力不计.要求两种颗粒离开电场区域时,不接触到极板但有最大偏转量,重力加速度g取10m/s2.
(1)左右两板各带何种电荷?两极板间的电压多大?
(2)若两带电平行板的下端距传送带4、B的高度H=0.3m,颗粒落至传送带时的速度大小是多少?
(3)设颗粒每次与传送带碰撞反弹时,沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半.写出颗粒第n次碰撞反弹高度的表达式.并求出经过多少次碰撞,颗粒反弹的高度小于0.01m.
见解析
【错解分析】对粒子的受力分析及运动状态分析不透,未能正确地将粒子的运动分解为水平方向和竖直方向的分运动求解.
【正解】(1)左板带负电荷,右板带正电荷.依题意,颗粒在平行板间的竖直方向上满足
①
在水平方向上满足
②
①②两式联立得
(2)根据动能定理,颗粒落到水平传送带上满足
(3)在竖直方向颗粒作自由落体运动,它第一次落到水平传送带上沿竖直方向的速度 m/s.反弹高度第二次反弹高度
第二次反弹高度
根据题设条件,颗粒第n次反弹后上升的高度
当n=4时,hn<0.01 m
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