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如图甲所示,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...

如图甲所示,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.

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求:(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.

 

(1)0.9d0 (2)η=0.81 【解析】 试题分析:(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          6分 (2)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=           ⑧ 根据题意,收集效率为η=        ⑨ 联立①②③⑧⑨式可得η=0.81           4分 考点:静电现象、带电粒子在电场中的运动
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考点分析:
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如图所示,质量m=1kg的小球穿在长L=1.6m的斜杆上,斜杆与水平方向成α=37°角,斜杆固定不动,小球与斜杆间的动摩擦因数μ=0.75.小球受水平向左的拉力F=1N,从斜杆的顶端由静止开始下滑(sin37°=0.6,cos37°=0.8).

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试求:(1)小球运动的加速度大小;

(2)小球运动到斜杆底端时的速度大小.

 

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 如图所示,一质点做平抛运动先后经过A、B两点,到达A点时速度方向与水平方向的夹角为30°,到达B点时速度方向与水平方向的夹角为60°.

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(1)求质点在A、B位置的竖直分速度大小之比;

(2)设质点的位移sAB与水平方向的夹角为θ,求tan θ的值.

 

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如图甲所示,是某同学验证动能定理的实验装置.其步骤如下:

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a.易拉罐内盛上适量细沙,用轻绳通过滑轮连接在小车上,小车连接纸带.合理调整木板倾角,让小车沿木板匀速下滑.

b.取下轻绳和易拉罐,测出易拉罐和细沙的质量m及小车质量M.

c.取下细绳和易拉罐后,换一条纸带,让小车由静止释放,打出的纸带如图乙(中间部分未画出),O为打下的第一点.已知打点计时器的打点频率为f,重力加速度为g.

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(1)步骤c中小车所受的合外力为       

(2)为验证从O→C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系,测出BD间的距离为x0,OC间距离为x1,则C点的速度为        .需要验证的关系式为                                 (用所测物理量的符号表示).

 

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某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度g取9.8m/s2,小球质量m=0.200kg,结果均保留三位有效数字):

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时刻

t2

t3

t4

t5

速度(m/s)

5.59

5.08

4.58

 

(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=        m/s.

(2)从t2到t5时间内,重力势能增加量ΔEp=        J,动能减少量ΔEk=        J.

(3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得ΔEp不完全等于ΔEk,造成这种结果的主要原因是           

 

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某同学在学完“力的合成”后,想在家里做实验验证力的平行四边形定则.他从学校的实验室里借来两个弹簧秤,按如下步骤进行实验.

A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧秤弹力的大小和方向

B.在一个弹簧秤的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时弹簧秤的读数F

C.将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过,再将细线两端分别拴在两个弹簧秤的挂钩上.在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两个弹簧秤的示数相等,在白纸上记下细线的方向,弹簧秤的示数如图甲所示

D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧秤的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′

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(1)在步骤C中,弹簧秤的读数为        N.

(2)在步骤D中,合力F′=        N.

(3)若                  ,就可以验证力的平行四边形定则.

 

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