Question

2．大氣中存在著自由運動的帶電粒子，其密度隨離地面高度的增大而增大，因而可以離地面50km以下的大氣看作是絕緣體，離地50km以上的大氣看做是良導體，由于地球本身帶負電，周圍存在電場，以勻強電場為模型，探究地面附近的帶電量為q=-1.0×10^-17C，質量為m=2.0×10^-15kg的煙塵顆粒受力及運動情況，已知離地50km處與地面之間的電勢差為4×10⁵V．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 以勻強電場為模型，電場強度E=$\frac{U}qu0sc2y$，對塵粒受力分析根據牛頓運動定律求解加速度，從而知道運動情況．

解答 解：以勻強電場為模型，則電場強度E=$\frac{U}2ssy20g$=$\frac{4×1{0}^{5}}{50×1{0}^{3}}$=8v/m
電場力F=Eq=8×1.0×10^-17=8.0×10^-17N
重力G=mg=2×10^-14N
合力F=G-F=ma
解得a=9.96×10¹⁷m/s²
將向下做加速運動．
答：煙塵顆粒受力如圖所示，向下做加速運動．

點評 本題重點是對物理模型的建立，由于地球本身帶負電，周圍存在電場，以勻強電場為模型，這樣就建立起來我們與我們知識關聯(lián)的物理模型，就可以解決一些看似陌生的情形．建模能力是物理能力的根本．