Question

10．如图所示，一个质量为m、带正电荷的物块在水平电场E=kt（t为时间，k为大于零的常数）的作用下被压在绝缘的竖直墙面上．若电场空间和墙面均足够大，从t=0时刻开始，物块所受的摩擦力的大小F_f随时间t变化的关系图是（　　）

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 对物体进行受力分析，找出物体的合力，根据牛顿第二定律分析物体的加速度和速度的变化．物块的速度为0后，物块静止，受到的摩擦力不再是滑动摩擦力，变成静摩擦力，与支持力的大小无关．

解答 解：水平电场E=kt，物块受到的电场力：F=qE=kqt，与时间成正比，物体受重力、电场力、支持力和摩擦力的作用，在赤裸裸与电场力大小相等，方向相反，电场力随电场强度的增大而增大，所以支持力增大．
由于开始的电场力和支持力比较小，所以摩擦力比较小，小于重力，物块向下做加速运动，随时间推移，电场力、支持力和摩擦力都增大，所以物块受到的合力减小，加速度减小，物块向下做加速度减小的加速运动；当摩擦力等于重力时，物块的速度达到最大；之后，物块受到的摩擦力大于重力，物块受到的合力向上，摩擦力随电场力的增大而增大，物块做加速度增大的减速运动，直到速度等于0．
物块的速度为0后，物块静止，受到的摩擦力不再是滑动摩擦力，变成静摩擦力，与支持力的大小无关，此时的摩擦力等于重力．
由以上的分析可知，C正确，A、B、D错误．
故选：C

点评 本题中的电场是一个变化的电场，进行受力分析时要考虑到电场力的大小和方向的变化，其中物块的速度为0后，物块静止，受到的摩擦力不再是滑动摩擦力，变成静摩擦力，与支持力的大小无关是题目的关键，以上容易出现错误的地方．