题目内容

如图所示,粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,在x轴上的电势与坐标x的关系用图中曲线表示,图中斜线为该曲线过点(0.15,3)的切 线。现有一质量为0.20kg,电荷量为+2.0×10-8 C 的滑块P(可视作质点),从x=0.l0m处由静止释放,其与水平面的动摩擦因数为0.02。取重力加速度g=l0m/s2。则下列说法正确的是:
A.x=0.15m处的场强大小为2.0×l06 N/C
B.滑块运动的加速度逐渐减小
C.滑块运动的最大速度约为0.1m/s
D.滑块最终在0.3m处停下
ACD

试题分析:电势?与位移x图线的斜率表示电场强度,则x=0.15m处的场强,此时的电场力F=qE=2×10-8×2×106N=0.04N,滑动摩擦力大小f=μmg=0.02×2N=0.04N,在x=0.15m前,电场力大于摩擦力,做加速运动,加速度逐渐减小,x=0.15m后电场力小于摩擦力,做减速运动,加速度逐渐增大.故A正确,B错误.在x=0.15m时,电场力等于摩擦力,速度最大,根据动能定理得,qU?fx=mv2,因为0.10m和0.15m处的电势差大约为1.5×105V,代入求解,最大速度大约为0.1m/s.故C正确;滑块最终在0.3m处停下则满足:qU-fx=0-0  ①.
因为0.10m和0.30m处的电势差大约为3.0×105V,代入得:qU=2.0×10-8×3.0×105=6.0×10-3J  ②
fs=0.02×0.2×10×(0.30-0.15)=6×10-3J   ③由①②③得,滑块能够滑到x=0.30m处.又由于图中在x=0.30m处曲线的斜率小于x=0.15m处曲线的斜率,所以在x=0.30m处,电荷受到的电场力小于它受到的滑动摩擦力(近似大于最大静摩擦力)所以滑块最终在0.3m处停下.故D正确.
故选:ACD
练习册系列答案
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(1)如图1所示的实验装置,可用于探究力对静止物体做功与物体获得的速度的关系.
①选用同样的橡皮筋,每次在同一位置释放小车,如果用1条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为W;用3条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为______.
②小车运动中会受到摩擦阻力,在实验中应如何操作以消除这种影响______.
(2)某同学在验证机械能守恒定律的实验中,使重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图2所示.O为纸带下落的起始点,A、B、C为纸带上选取的三个连续点.已知实验中所用重物的质量m=2kg,打点计时器每隔T=0.02s打一个点,当地的重力加速度为g=9.8m/s2
①根据图2可知,记录B点时,重物的速度vB=______m/s,重物动能EkB=______J.从开始下落到至B点,重物的重力势能减少量是______J(以上三空均保留三位有效数字),由此可得到的结论是______.
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③根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落距离h,则以
v2
2
为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图3中的______.
④若该同学不慎将上述纸带从OA之间扯断,他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的?______.(填“能”或“不能”)

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