题目内容
如图6-3-11甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料．图6-3-26乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连．质量为m、电荷量为－q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集．通过调整两板间距d可以改变收集效率η.当d＝d0时，η为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集)．不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用．
图6-3-11
(1)求收集效率为100%时，两板间距的最大值dm；
(2)求收集效率η与两板间距d的函数关系．
解析 (1)收集效率η为81%，即离下板0.81 d0的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压电源的电压为U，则在水平方向有L＝v0t ①
在竖直方向有0.81d0＝
at2 ②
其中a＝
＝
＝
③
当减小两板间距时，能够增大电场强度，提高装置对尘埃的收集效率．收集效率恰好为100%时，两板间距即为dm.如果进一步减小d，收集效率仍为100%.因此，在水平方向有L＝v0t ④
在竖直方向有dm＝a′t2 ⑤
其中a′＝
＝
＝
⑥
联立①②③④⑤⑥式可得dm＝0.9d0 ⑦
当d>0.9d0时，设距下板x处的尘埃恰好到达下板的右端边缘，此时有
x＝
2 ⑧
根据题意，收集效率为η＝
⑨
联立①②③⑧⑨式可得η＝0.81
2.
答案 (1)0.9d0 (2)η＝0.812
（1）（4分）图10中游标卡尺读数为 mm，螺旋测微器读数为 mm．
（2）(6分)在“探究速度随时间变化的规律”实验中，小车做匀变速直线运动，记录小车运动的纸带如图11所示．某同学在纸带上共选择7个计数点A、B、C、D、E、F、G，相邻两个计数点之间还有４个点没有画出．他量得各点到A点的距离如图所示，根据纸带算出小车的加速度为1 .0m/s2．则：
①本实验中所使用的交流电源的频率为 Hz；
②打B点时小车的速度vB＝ m/s，BE间的平均速度
＝ m/s.
(3)（8分）为了测量某电池的电动势 E（约为3V）和内阻 r，可供选择的器材如下：
A．电流表G1（2mA 100Ω） B．电流表G2（1mA 内阻未知）
C．电阻箱R1（0~999.9Ω） D．电阻箱R2（0~9999Ω）
E．滑动变阻器R3（0~10Ω 1A） F．滑动变阻器R4（0~1000Ω 10mA）
G．定值电阻R0（800Ω 0.1A） H．待测电池
I．导线、电键若干
①采用如图12（甲）所示的电路，测定电流表G2的内阻，得到电流表G1的示数I1、电流表G2的示数I2如下表所示：
| I1（mA） | 0.40 | 0.81 | 1.20 | 1.59 | 2.00 |
| I2（mA） | 0.20 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 |
根据测量数据，请在图12（乙）坐标中描点作出I1—I2图线．由图得到电流表G2的内阻等于 Ω．
②在现有器材的条件下，测量该电池电动势和内阻，采用如图12（丙）所示的电路．在给定的器材中，图中滑动变阻器①应该选用 ，电阻箱②应该选用 （均填写器材后面的代号）．
③根据图12（丙）所示电路，请在图12（丁）中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．
（1）（4分）图10中游标卡尺读数为 mm，螺旋测微器读数为 mm．
（2）(6分)在“探究速度随时间变化的规律”实验中，小车做匀变速直线运动，记录小车运动的纸带如图11所示．某同学在纸带上共选择7个计数点A、B、C、D、E、F、G，相邻两个计数点之间还有４个点没有画出．他量得各点到A点的距离如图所示，根据纸带算出小车的加速度为1 .0m/s2．则：
①本实验中所使用的交流电源的频率为 Hz；
②打B点时小车的速度vB＝ m/s，BE间的平均速度
＝ m/s.
(3)（8分）为了测量某电池的电动势 E（约为3V）和内阻 r，可供选择的器材如下：
A．电流表G1（2mA 100Ω） B．电流表G2（1mA 内阻未知）
C．电阻箱R1（0~999.9Ω） D．电阻箱R2（0~9999Ω）
E．滑动变阻器R3（0~10Ω 1A） F．滑动变阻器R4（0~1000Ω 10mA）
G．定值电阻R0（800Ω 0.1A） H．待测电池
I．导线、电键若干
①采用如图12（甲）所示的电路，测定电流表G2的内阻，得到电流表G1的示数I1、电流表G2的示数I2如下表所示：
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I1（mA） |
0.40 |
0.81 |
1.20 |
1.59 |
2.00 |
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I2（mA） |
0.20 |
0.40 |
0.60 |
0.80 |
1.00 |
根据测量数据，请在图12（乙）坐标中描点作出I1—I2图线．由图得到电流表G2的内阻等于 Ω．
②在现有器材的条件下，测量该电池电动势和内阻，采用如图12（丙）所示的电路．在给定的器材中，图中滑动变阻器①应该选用 ，电阻箱②应该选用 （均填写器材后面的代号）．
③根据图12（丙）所示电路，请在图12（丁）中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．
