Question

11．靜電噴漆技術(shù)具有效率高、浪費(fèi)少、質(zhì)量好、有利于工人健康等優(yōu)點(diǎn)，其裝置原理圖如圖所示．A、B為兩塊平行金屬板，間距d=0.40m，兩板間有方向由B指向A、場(chǎng)強(qiáng)E=1.0×10³ N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)．在A板的中央放置一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P，油漆噴槍的半圓形噴嘴可向各個(gè)方向均勻地噴出帶電油漆微粒，油漆微粒的初速度v₀=2.0m/s，質(zhì)量m=5.0×10^-15 kg，電荷量q=-2.0×10^-16 C，微粒的重力和所受空氣阻力均不計(jì)，油漆微粒最后都落在金屬板B上．試求：
（1）油漆微粒打在B板上的動(dòng)能．
（2）油漆微粒最后落在B板上所形成圖形面積的大�。�（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 由電場(chǎng)力所做的功可得動(dòng)能，微粒在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力的作用，在垂直進(jìn)入的微粒做類平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知微粒落在B板上時(shí)的距離；

解答 解：（1）據(jù)動(dòng)能定理有：W=|qEd|=E_kB-E_kA
解得微粒打在B板上時(shí)動(dòng)能為：E_kB=9.0×10^-14 J．
（2）微粒落在B板上所形成的圖形為圓面
初速度沿極板方向的油漆微粒落在圓周上，對(duì)這些微粒有：
d=$\frac{1}{2}$at${\;}_{1}^{2}$=$\frac{1}{2}$•$\frac{qE}{m}$•t${\;}_{1}^{2}$
R=v₀t₁
解得：圓面積S=πR²≈0.25 m²．
答案：（1）油漆微粒打在B板上的動(dòng)能9.0×10^-14 J．
（2）圓面積為0.25 m²

點(diǎn)評(píng) 本題是實(shí)際問(wèn)題，考查理論聯(lián)系實(shí)際的能力，關(guān)鍵在于建立物理模型．要弄清物理情景，實(shí)質(zhì)是研究類平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題．