Question

【題目】空氣是不導(dǎo)電的，但是如果空氣中的電場(chǎng)很強(qiáng)，氣體分子可能破碎，出現(xiàn)可以自由移動(dòng)的電荷而使空氣擊穿.為研究這一現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)將一對(duì)平行金屬板水平固定，它們間的距離調(diào)整到2.0 cm后，逐步增大板間的直流電壓，當(dāng)電壓升為4.8×104 V時(shí)兩板間就觀察到放電現(xiàn)象，如圖所示.然后，他們將板間電壓調(diào)為20 V繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).將帶電量為-3.2×10-5 C的液滴A由上板附近靜止釋放，液滴A最終打在下極板上;將另一液滴B滴入板間后，液滴B恰好能懸浮在板間.取重力加速度g=10 m/s2.

（1）這次實(shí)驗(yàn)中空氣擊穿時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度是多大?

（2）電場(chǎng)對(duì)液滴A所做的功;

（3）液滴B的比荷為多少?

Answer 1

【答案】（1）2.4×106 V/m. （2）6.4×10-4 J （3）1.0×10-2 C/kg

【解析】

考查勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電壓的關(guān)系以及電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系。

（1）當(dāng)電壓升為4.8×104 V時(shí)，空氣被擊穿，由：

解得電場(chǎng)強(qiáng)度為2.4×106 V/m

（2）板間電壓調(diào)為20 V時(shí)，由圖可知，上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，上下極板電勢(shì)差為U1=-20V，電場(chǎng)對(duì)液滴A做功為：

（3）液滴B滴入板間后，恰好能懸浮在板間，則

此時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度為：

聯(lián)立可得：

解得