三塊相同的金屬平板A、B、D自上而下水平放置,間距分別為h和d,如圖所示.A、B兩板中心開孔,在A板的開孔上擱有一金屬容器P,與A板接觸良好,其內(nèi)盛有導電液體.A板通過閉合的電鍵K與電動勢為E0的電池正極相連,B板與電池負極相連并接地.容器P內(nèi)液體在底部小孔O處形成質(zhì)量為m,帶電量為q的液滴后自由下落,穿過B板的開孔O′落到D板上,其電荷被D板吸附,液體隨即蒸發(fā).接著容器底部又形成相同的液滴自由下落,如此繼續(xù).設整個裝置放在真空中.

(1)第一個液滴到達D板時的速度為多少?
(2)D板最終可達到多高的電勢?
(3)設液滴的電量是A板所帶電量的a倍(a=0.02),A板與B板構成的電容器的電容為C0=5×10-12F,E0=1000V,m=0.02g,h=d=5cm.試計算D板最終的電勢值.(g=10m/s2)
(4)如果電鍵K不是始終閉合,而只是在第一個液滴形成前閉合一下,隨即打開,其他條件與(3)相同.在這種情況下,D板最終可達到的電勢值為多少?說明理由.

(1)(2)(3).01×105V(4)1000V

解析試題分析:(1)設第一個液滴到達D板時的速度為v,由動能定理
            ①
得                       ②
(2)當D板電勢為時,液滴到達D板的動能為
                   ③
得                   ④
(3)              ⑤
(4)D板的電勢主要取決于D板的帶電量,當?shù)冢?i>n
-1)滴液滴落至D板后,D板的帶電量為(A板總電量減去A板剩余電量)
                  ⑥
故當?shù)?i>n滴液滴剛剛下落的時刻,D板的電勢為
V         ⑦
顯然當n→∞時,V,即D板最終的電勢為1000V。
但是這里的問題是,是不是所有的液滴都能到達D板,這里必須進行鑒定。由于D板電勢最高不能超過1000V,所有的液滴的電量都不超過(即第一滴液滴的電量),若電量為的液滴在D板電勢為1000V時都能到達D板,那么其它的液滴(即所有的液滴)必定能到達D板。對這樣的情形,根據(jù)動能定理
                   
代入數(shù)據(jù),顯然有                         ⑧
這說明液滴可以一直滴下去,直至A板上所有的電荷都轉(zhuǎn)移到D板,即D板最終的電勢可達1000V。
考點:考查了帶電粒子在電場中的運動,
點評:動能定理的應用范圍很廣,可以求速度、力、功等物理量.一個題目可能需要選擇不同的過程多次運用動能定理研究.

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

三塊相同的金屬平板A、B、D自上而下水平放置,間距分別為h和d,如圖所示.A、B兩板中心開孔,在A板的開孔上擱有一金屬容器P,與A板接觸良好,其內(nèi)盛有導電液體.A板通過閉合的電鍵K與電動勢為U0的電池正極相連,B板與電池負極相連并接地.容器P內(nèi)液體在底部小孔O處形成質(zhì)量為m,帶電量為q的液滴后自由下落,穿過B板的開孔O′落到D板上,其電荷被D板吸附,液體隨即蒸發(fā).接著容器底部又形成相同的液滴自由下落,如此繼續(xù).設整個裝置放在真空中.
(1)第一個液滴到達D板時的速度為多少?
(2)D板最終可達到多高的電勢?
(3)設液滴的電量是A板所帶電量的a倍(a=0.02),A板與B板構成的電容器的電容為C0=5×10-12F,U0=1000V,m=0.02g,h=d=5cm.試計算D板最終的電勢值.(g=10m/s2
(4)如果電鍵K不是始終閉合,而只是在第一個液滴形成前閉合一下,隨即打開,其他條件與(3)相同.在這種情況下,D板最終可達到的電勢值為多少?說明理由.(不需要計算.)

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科目:高中物理 來源: 題型:

三塊相同的金屬平板A、B、D自上而下水平放置,間距分別為hd,如圖所示。A、B兩板中心開孔,在A板的開孔上擱有一金屬容器P,與A板接觸良好,其內(nèi)盛有導電液體。A板通過閉合的開關S與電動勢為E0的電池的正極相連,B板與電池的負極相連并接地。容器P內(nèi)的液體在在底部小孔O處形成質(zhì)量為m、帶電量為q的液滴后自由下落,穿過B板的開孔落在D板上,其電荷被D板吸收,液體隨即蒸發(fā),接著容器底部又形成相同的液滴自由下落,如此繼續(xù),設整個裝置放在真空中。

(1)第一個液滴到達D板時的速度為多少?

(2)D板最終可達到多高的電勢?

(3)設液滴的電荷量是A板所帶電量的α倍(α=0.02),A板與B板構成的電容器的電容為C0=5×10-12F,E0=1000V,m=0.02g,h=d=5cm。試計算D板最終的電勢值。(g=10m/s2

(4)如果開關S不是始終閉合,而只是在第一個液滴形成前閉合一下,隨即打開,其它條件與(3)相同。在這種情況下,設想第n滴液滴能落至D板,則當?shù)?i>n滴液滴剛剛下落的時刻,D板的電勢多高?D板最終可達到多高的電勢?

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科目:高中物理 來源:2014屆四川昭覺中學高二上學期期中考試物理試卷(解析版) 題型:計算題

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(1)第一個液滴到達D板時的速度為多少?

(2)D板最終可達到多高的電勢?

(3)設液滴的電量是A板所帶電量的a倍(a=0.02),A板與B板構成的電容器的電容為C0=5×10-12F,E0=1000V,m=0.02g,h=d=5cm.試計算D板最終的電勢值.(g=10m/s2)

(4)如果電鍵K不是始終閉合,而只是在第一個液滴形成前閉合一下,隨即打開,其他條件與(3)相同.在這種情況下,D板最終可達到的電勢值為多少?說明理由.

 

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科目:高中物理 來源:2011-2012學年福建省龍巖一中高二(上)期中物理試卷(解析版) 題型:解答題

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(1)第一個液滴到達D板時的速度為多少?
(2)D板最終可達到多高的電勢?
(3)設液滴的電量是A板所帶電量的a倍(a=0.02),A板與B板構成的電容器的電容為C=5×10-12F,U=1000V,m=0.02g,h=d=5cm.試計算D板最終的電勢值.(g=10m/s2
(4)如果電鍵K不是始終閉合,而只是在第一個液滴形成前閉合一下,隨即打開,其他條件與(3)相同.在這種情況下,D板最終可達到的電勢值為多少?說明理由.(不需要計算.)

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