為減少煙塵排放對空氣的污染,某同學設計了一個如圖所示的靜電除塵器,該除塵器的上下底面是邊長為L=0.20m的正方形金屬板,前后面是絕緣的透明有機玻璃,左右面是高h=0.10m的通道口。使用時底面水平放置,兩金屬板連接到U=2000V的高壓電源兩極(下板接負極),于是在兩金屬板間產(chǎn)生一個勻強電場(忽略邊緣效應)。均勻分布的帶電煙塵顆粒以v=10m/s的水平速度從左向右通過除塵器,已知每個顆粒帶電荷量 q=+2.0×10-17C,質(zhì)量m=1.0×10-15kg,不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力,并忽略煙塵顆粒所受重力。在閉合開關(guān)后:
(1)求煙塵顆粒在通道內(nèi)運動時加速度的大小和方向;
(2)求除塵過程中煙塵顆粒在豎直方向所能偏轉(zhuǎn)的最大距離;
(3)除塵效率是衡量除塵器性能的一個重要參數(shù)。除塵效率是指一段時間內(nèi)被吸附的煙塵顆粒數(shù)量與進入除塵器煙塵顆?偭康谋戎。試求在上述情況下該除塵器的除塵效率;若用該除塵器對上述比荷的顆粒進行除塵,試通過分析給出在保持除塵器通道大小不變的前提下,提高其除塵效率的方法。
(1);方向豎直向下;(2)8.0cm;(3)通過適當增大兩金屬板間的電壓U,或通過適當減小顆粒進入通道的速度v來提高除塵效率。
解析試題分析:(1)煙塵顆粒在通道內(nèi)只受電場力的作用,電場力F=qE (1分)
又因為 (1分)
設煙塵顆粒在通道內(nèi)運動時加速度為a,根據(jù)牛頓第二定律有 (2分)
解得 ,方向豎直向下 (2分)
(2)若通道最上方的顆粒能通過通道,則這些顆粒在豎直方向上有最大的偏轉(zhuǎn)距離
這些顆粒在水平方向的位移 L=vt (2分)
在豎直方向的位移 (2分)
解得 可確定這些顆粒能通過通道
因此,除塵過程中煙塵顆粒在豎直方向偏轉(zhuǎn)的最大距離為8.0cm (1分)
(3)設每立方米有煙塵顆粒為N0
時間t內(nèi)進入除塵器的顆粒N1= N0hLvt (1分)
時間t內(nèi)吸附在底面上的顆粒N2= N0h?Lvt (1分)
則除塵效率 =80% (1分)
因為
當h?<h時,
當h?≥h時,η=1 (2分)
因此,在除塵器通道大小及顆粒比荷不改變的情況下,可以通過適當增大兩金屬板間的電壓U,或通過適當減小顆粒進入通道的速度v來提高除塵效率。 (2分)
考點:牛頓第二定律,勻變速直線運動的規(guī)律,電場力。
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)小轎車以20m/s的速度在平直公路上勻速行駛,司機突然發(fā)現(xiàn)正前方有個收費站,經(jīng)20s后司機才剎車使車勻減速恰停在繳費窗口,繳費后勻加速到20m/s后繼續(xù)勻速前行。已知小轎車剎車時的加速度為2m/s2,停車繳費所用時間為30s,啟動時加速度為1m/s2 。
(1)司機是在離收費窗口多遠處發(fā)現(xiàn)收費站的。
(2)因國慶放假期間,全國高速路免費通行,小轎車可以不停車通過收費站,但要求轎車通過收費窗口前9m區(qū)間速度不超過6m/s,則國慶期間該小轎車應離收費窗口至少多遠處開始剎車?因不停車通過可以節(jié)約多少時間?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
出現(xiàn)霾時空氣則相對干燥,空氣相對濕度通常在60%以下,其形成原因是由于大量極細微的沙塵粒、煙粒、鹽粒等均勻地浮游在空中,使有效水平能見度小于10 km的空氣混蝕的現(xiàn)象。而沙塵暴天氣是風把一些沙塵顆粒揚起來,與“霾”不同的是顆粒要大得多且必須有比較大的風。
(1)假定某高速路段上由于嚴重霧霾的影響,其最大可見距離小于77 m。而小車以108 km/h運動時,把剎車用力踩下,還需前行50 m才能完全停下(不管小車速度多大,踩下剎車后我們都近似認為小車做相同的減速運動),而司機發(fā)現(xiàn)情況到踩下剎車的反應時間約為0.5 s。那么小車在該路段上允許的最大速度多大?
(2)對沙塵暴天氣,現(xiàn)把沙塵上揚后的情況簡化為如下情況:砂為豎直向上的風速,沙塵顆粒被揚起后懸浮在空氣中不動,這時風對沙塵的作用力相當于空氣不動而沙塵以速度豎直向下運動時所受的阻力,此阻力可用下式表達,F(xiàn)f=αρ0Av2,其中α為一系數(shù),A為沙塵顆粒的截面積,ρ0為地球表面的空氣密度。若沙塵顆粒的密度為ρ,沙塵顆粒為球形,半徑為r,試計算在地面附近,上述v的最小值vmin。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖(甲)示,光滑曲面MP與光滑水平面PN平滑連接,N端緊靠速度恒定的傳送裝置,PN與它上表面在同一水平面.小球A在MP上某點靜止釋放,與靜置于PN上的工件B碰撞后,B在傳送帶上運動的v-t圖象如圖(乙)且t0已知,最后落在地面上的E點.已知重力加速度為g,傳送裝置上表面距地面高度為H.
(1)求B與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)求E點離傳送裝置右端的水平距離L;
(3)若A、B發(fā)生的是彈性碰撞且B的質(zhì)量是A的2倍,要使B始終落在E點,試判斷A靜止釋放點離PN的高度h的取值范圍.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖所示,光滑斜面的傾角=30°,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的邊長l1=lm,bc邊的邊長l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用,已知F=10N.斜面上ef線(ef∥gh)的上方有垂直斜面向上的均勻磁場,磁感應強度B隨時間t的變化情況如B-t圖象,從線框由靜止開始運動時刻起計時.如果線框從靜止開始運動,進入磁場最初一段時間是勻速的,ef線和gh的距離s=5.1m,g取10m/s2。求:
⑴ 線框進入磁場時勻速運動的速度v;
⑵ ab邊由靜止開始到運動到gh線處所用的時間t;
⑶ 線框由靜止開始到運動到gh線的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(9分)吳菊萍徒手勇救小妞妞,被譽為“最美媽媽”.設妞妞的質(zhì)量m=10 kg,從離地h1=28.5 m高的陽臺掉下,下落過程中空氣阻力約為本身重力的0.4倍;在妞妞開始掉下時,吳菊萍立刻從靜止開始勻加速奔跑水平距離s=9 m到達樓下,張開雙臂在距地面高度為h2=1.5 m處接住妞妞,緩沖到地面時速度恰好為零,緩沖過程中的空氣阻力不計.g=10 m/s2.求:
(1)妞妞在被接到前下落的時間?
(2)吳菊萍跑到樓下時的速度?
(3)妞妞對吳菊萍的沖擊力大小?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)在粗糙水平面上有一質(zhì)量為m=10kg的物體,物體與水平面的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,F(xiàn)在對物體施加一個斜向下,與水平面成=37°的推力F ,F(xiàn)=100N,物體由靜止開始向右運動。作用5s后撤去外力F。g取10m/s2。(其中sin37°=0.6,,cos37°=0.8)求:
(1)力作用下物體的加速度為多少?
(2)撤去外力F時物體的速度大小
(3)物體在水平面上發(fā)生的總位移
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
在水平地面上放置一長木板A,木板中心O處有一小物塊B(視為質(zhì)點),開始時A、B均靜止,長木板運動的速度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖所示,A與B之間的動摩擦因數(shù)為0.1,mB=2kg,取g=10m/s2。回答以下問題:
(1)若B不從A上滑下,在圖乙中畫出B的速度隨時間變化的關(guān)系圖線。
(2)若B不從A上滑下,板的最短長度L;
(3)從B開始運動直到最終靜止時A與B之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
在高速公路上,有時會發(fā)生“追尾”事故——后面的汽車撞上前面的汽車.請分析一下,我國高速公路的最高車速限制為108 km/h.設某人駕車正以最高時速沿平直高速公路行駛,該車剎車時產(chǎn)生的加速度大小為5 m/s2,司機的反應時間(從意識到應該停車到操作剎車的時間)為0.5.計算行駛時的安全車距至少為多少?
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com