题目内容
如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,D点为O点在斜面上的垂足,OM=ON.带负电的小物体以初速度v1=5m/s从M点沿斜面上滑,到达N点时速度恰好为零,然后又滑回到M点时速度大小变为v2=3m/s.若小物体电荷量保持不变,可视为点电荷.(1)带负电的小物体从M向N运动的过程中电势能如何变化?电场力共做多少功?
(2)N点离斜面底边的高度h为多少?
(3)若物体第一次到达D点时速度为v=4m/s,求物体第二次到达D点时的速度v′.
【答案】分析:(1)根据电场力做功判断电势能的变化,抓住MN两点电势相等,电势差为零,从而根据W=qU得出电场力做功.
(2)对物体从M到N,N到M分别运用动能定理,联立两式解得高度h.
(3)由对称性可知从M到D以及从N到D克服摩擦力做功相等,分别对M到D和N到D运用动能定理,联立解得第二次到达D点时的速度v′.
解答:解:(1)电场力先做正功再做负功,电势能先减少后增加,
由于M、N为等势点,所以带电体在两点间运动时电场力做功为0
(2)设物体从M到N时,克服摩擦力做的功为Wf.
当物体从M到N时,由动能定理有:
当物体从N到M时,由动能定理有:
联立解得:h=
.
(3)由对称性可知从M到D以及从N到D克服摩擦力做功相等都为
.
M到D:
N到D:
把h代入可得:
.
答:(1)电势能先减少后增加,电场力共做功0J.
(2)N点离斜面底边的高度h为0.85m.
(3)物体第二次到达D点时的速度为
.
点评:本题主要考察动能定理的运用,对学生能力的要求较高,运用动能定理解题,需选择合适的研究过程,列表达式求解.
(2)对物体从M到N,N到M分别运用动能定理,联立两式解得高度h.
(3)由对称性可知从M到D以及从N到D克服摩擦力做功相等,分别对M到D和N到D运用动能定理,联立解得第二次到达D点时的速度v′.
解答:解:(1)电场力先做正功再做负功,电势能先减少后增加,
由于M、N为等势点,所以带电体在两点间运动时电场力做功为0
(2)设物体从M到N时,克服摩擦力做的功为Wf.
当物体从M到N时,由动能定理有:
当物体从N到M时,由动能定理有:
联立解得:h=
(3)由对称性可知从M到D以及从N到D克服摩擦力做功相等都为
M到D:
N到D:
把h代入可得:
答:(1)电势能先减少后增加,电场力共做功0J.
(2)N点离斜面底边的高度h为0.85m.
(3)物体第二次到达D点时的速度为
点评:本题主要考察动能定理的运用,对学生能力的要求较高,运用动能定理解题,需选择合适的研究过程,列表达式求解.
练习册系列答案
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如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,带负电的小物体以初速度V1从M点沿斜面上滑,到达N点时速度为零,然后下滑回到M点,此时速度为V2(V2<V1)。若小物体电荷量保持不变,OM=ON,则![]()
| A.小物体上升的最大高度为 |
| B.从N到M的过程中,小物体的电势能逐渐减小 |
| C.从M到N的过程中,电场力对小物体先做负功后做正功 |
| D.从N到M的过程中,小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小 |