《2025年学习指导用书物理电子信息类》

11. 静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电势差，会产生放电电流。这三种特性对电子元件的影响有哪些？

答案： 吸引或排斥会使细小元件移位、损坏；电势差可能导致元件击穿；放电电流会产生热量，烧毁元件或使元件性能下降。

12. 电场力可以应用于粒子加速器、航天中的导航修正、改变物质内部粒子的排列等。现把一个点电荷从电势为$500\ V$的$A$点移到电势为$200\ V$的$B$点时，电场力做功$-6× 10^{-3}\ J$，求点电荷的电荷量。

答案： $-2× 10^{-5}\ C$
解析：$U_{AB}=\varphi_A-\varphi_B=500-200=300\ V$，$W_{AB}=qU_{AB}$，$q=\frac{W_{AB}}{U_{AB}}=\frac{-6× 10^{-3}}{300}=-2× 10^{-5}\ C$

13. 为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上、下底面是面积$S=0.04\ m^2$的金属板，间距$L=0.05\ m$，当连接到$U=2500\ V$的高压电源正、负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒$10^{13}$个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒所带电荷量$q=1× 10^{-17}\ C$，质量$m=2× 10^{-15}\ kg$，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒的重力。闭合开关后：
（1）经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？
（2）除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？
（3）经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？

答案： （1）$0.2\ s$
（2）$5× 10^{-4}\ J$
（3）$0.1\ s$
解析：（1）$E=\frac{U}{L}=\frac{2500}{0.05}=5× 10^4\ V/m$，$a=\frac{qE}{m}=\frac{1× 10^{-17}× 5× 10^4}{2× 10^{-15}}=250\ m/s^2$，由$L=\frac{1}{2}at^2$，$t=\sqrt{\frac{2L}{a}}=\sqrt{\frac{2× 0.05}{250}}=0.2\ s$
（2）$N=10^{13}× S× L=10^{13}× 0.04× 0.05=2× 10^{10}$个，$W=N× qU=2× 10^{10}× 1× 10^{-17}× 2500=5× 10^{-4}\ J$
（3）总动能最大时，最远处颗粒运动到中间位置，$x=\frac{L}{2}=\frac{1}{2}at'^2$，$t'=\sqrt{\frac{L}{a}}=\sqrt{\frac{0.05}{250}}=0.1\ s$