Question

上圖是某處靜電分選器的原理示意圖．兩個豎直放置的平行金屬板帶有等量異號電荷，形成勻強電場．分選器漏斗的出口與兩板上端處于同一高度，到兩板距離相等．混合在一起的a、b兩種顆粒從漏斗出口下落時，a種顆粒帶上正電，b種顆粒帶上負電．經(jīng)分選電場后，a、b兩種顆粒分別落到水平傳送帶A、B上．

已知兩板間距d=0.1m，板的度l=0.5m，電場僅局限在平行板之間，各顆粒所帶電量大小與其質(zhì)量之比均為．設顆粒進入電場時的初速度為零，分選過程中顆粒大小及顆粒間的相互作用力不計．要求兩種顆粒離開電場區(qū)域時，不接觸到極板但有最大偏轉(zhuǎn)量．(重力加速度g取)

(1)左右兩板各帶何種電荷?兩極板間的電壓多大?

(2)若兩帶電平行板的下端距傳送帶A、B的高度H=0.3m，顆粒落至傳送帶時的速度大小是多少?

(3)設顆粒每次與傳帶碰撞反彈時，沿豎直方向的速度大小為碰撞前豎直方向速度大小的一半．寫出顆粒第n次碰撞反彈高度的表達式，并求出經(jīng)過多少次碰撞，顆粒反彈的高度小于0.01m．

Answer 1

答案：略
解析：

思路點撥：由顆粒a、b所受電場力的方向，可以判斷金屬板的帶電性，顆粒在重力場和勻強電場中運動，可用運動的分解方法來研究它們的運動．利用動能定理求解顆粒落到傳送帶時的速度，比較方便． 正確解答：(1)左板帶負電荷，右板帶正電荷． 依題意，顆粒在平行板間的豎直方向上滿足． 在水平方向上滿足． ①②兩式聯(lián)立得． (2)根據(jù)動能定理，顆粒落到水平傳送帶上滿足 ． ． (3)在豎直方向顆粒做自由落體運動，它第一次落到水平傳送帶上沿豎直方向的速度．反彈高度． 根據(jù)題設條件，顆粒第n次反彈后上升的高度 ． 當n=4時，．