如图1所示.为静电除尘器示意图.A接高压电源正极.B接高压电源的负极.AB间空气被电离为电子和正离子.电子奔向正极A的过程中.遇到烟气煤粉.使其带负电后吸附到A极上.这样排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附nmol电子.每昼夜能除尘mkg.则高压电源的电流I为多少?已知电子电荷量为e.阿伏加德罗常数为NA.一昼夜时间为t. 题目和参考答案——青夏教育精英家教网——

题目内容

如图1所示，为静电除尘器示意图.A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB间空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气煤粉，使其带负电后吸附到A极上，这样排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附nmol电子，每昼夜能除尘mkg，则高压电源的电流I为多少？已知电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t.

mnNAe/t

【试题分析】
根据电流定义式I=q/t，只要能计算出一昼夜时间内通过的电荷量q，就能求得电流I.需要注意的是，由于电离出的电子和正离子同时参与导电，则流过电源的电荷量q与煤粉吸附的电荷量q′并不相等，而是q′=q/2.
由q′=mnNAe，q=It，q′=q/2
得I=mnNAe/t.

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已知真空中电量为Q的点电荷电场中，若取无穷远为零电势点，则离电荷距离为r的某点的电势表达式为φ=

（k为静电力常数）．如图所示，带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A点，其带电量为Q；质量为m、带正电的乙球在水平面上的B点由静止释放，其带电量为q；A、B两点间的距离为l₀．释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外，还受到一个大小为F=

、方向指向甲球的恒力作用，两球均可视为点电荷．求：
（1）乙球在释放瞬间的加速度大小；
（2）乙球的速度最大时两个电荷间的距离；
（3）乙球运动的最大速度v_m为多少？
（4）乙球运动过程中，离开甲球的最大距离和最小距离是多少？

如图所示，带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A点，其带电量为Q；质量为m、带正电的乙球在水平面上的B点由静止释放，其带电量为q；A、B两点间的距离为l₀．释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外，还受到一个大小为F=

（k为静电力常数）、方向指向甲球的恒力作用，两球均可视为点电荷．
（1）求乙球在释放瞬间的加速度大小；
（2）求乙球的速度最大时两个电荷间的距离；
（3）若乙球运动的最大速度为v_m，试求乙球从开始运动到速度为v_m的过程中电势能的变化量；
（4）请定性地描述乙球在释放后的运动情况（说明速度的大小变化及运动方向的情况）．

如图所示，带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A点，其带电量为Q；质量为m、带正电的乙球在水平面上的B点由静止释放，其带电量为q；A、B两点间的距离为l₀．释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外，还受到一个大小为F=

（k为静电力常数）、方向指向甲球的恒力作用，两球均可视点电荷．
（1）求乙球的速度最大时两个电荷间的距离；
（2）若乙球运动的最大速度为v_m，试求乙球从开始运动到速度v_m的过程中电势能的变化量；
（3）请定性地描述乙球在释放后的运动情况（说明速度的大小变化及运动方向的情况）．

如图所示，带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A点，其带电量为Q；质量为m、带正电的乙球在水平面上的B点由静止释放，其带电量为q；A、B两点间的距离为l₀．释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外，还受到一个大小为F=

（k为静电力常数）、方向指向甲球的恒力（非电场力）作用，两球均可视为点电荷．求：
（1）乙球在释放瞬间的加速度大小；
（2）乙球的速度最大时两球间的距离；
（3）若乙球运动的最大速度为v_m，求乙球从开始运动到速度为v_m的过程中电势能的变化量．

（20分）惰性气体分子为单原子分子，在自由原子情形下，其电子电荷分布是球对称的。负电荷中心与原子核重合。但如两个原子接近，则彼此能因静电作用产生极化（正负电荷中心不重合），从而导致有相互作用力，这称为范德瓦尔斯相互作用。下面我们采用一种简化模型来研究此问题。

当负电中心与原子核不重合时，若以x表示负电中心相对正电荷（原子核）的位移，当x为正时，负电中心在正电荷的右侧，当x为负时，负电中心在正电荷的左侧，如图1所示。这时，原子核的正电荷对荷外负电荷的作用力f相当于一个劲度系数为k的弹簧的弹性力，即f=－kx，力的方向指向原子核，核外负电荷的质量全部集中在负电中心，此原子可用一弹簧振子来模拟。

今有两个相同的惰性气体原子，它们的原子核固定，相距为R，原子核正电荷的电荷量为q，核外负电荷的质量为m。因原子间的静电相互作用，负电中心相对各自原子核的位移分别为x₁和x₂，且|x₁|和|x₂|都远小于R，如图2所示。此时每个原子的负电荷除受到自己核的正电荷作用外，还受到另一原子的正、负电荷的作用。

众所周知，孤立谐振子的能量E=mv²+kx²是守恒的，式中v为质量m的振子运动的速度，x为振子相对平衡位置的位移。量子力学证明，在绝对零度时，谐振子的能量为hω，称为零点振动能，，h为普朗克常量，为振子的固有角频率。试计算在绝对零度时上述两个有范德瓦尔斯相互作用的惰性气体原子构成的体系的能量，与两个相距足够远的（可视为孤立的、没有范德瓦尔斯相互作用的）惰性气体原子的能量差，并从结果判定范德瓦尔斯相互作用是吸引还是排斥。可利用当|x|<<1时的近似式≈1+x－x²，(1+x)^-1≈1－x+x²。