题目内容

4.光滑绝缘水平面上固定两个等量正电荷,它们连线的中垂线上有A、B、C三点,如图甲所示.一质量m=1kg的带正电小物块由A点静止释放,并以此时为计时起点,并沿光滑水平面经过B、C两点,其运动过程的v-t图象如图乙所示,其中图线在B点位置时斜率最大,则根据图线可以确定(  )
A.A、B两点间的位移大小B.中垂线上B点电场强度的大小
C.B、C两点间的电势差D.A、C两点间的电势能的变化大小

分析 物块仅在运动方向上受电场力作用,从A点到B、到C运动的过程中,根据v-t图的斜率分析出加速度的大小,由牛顿第二定律分析B点场强.由动能定理分析电势能的变化.

解答 解:A、物块从A运动到B,由图可读出A、B两点的速度,已知物块的质量,根据动能定理得:qUAB=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{A}^{2}$,只能求得qUAB,不能求AB间的位移大小,故A错误.
B、根据v-t图象的斜率等于加速度,可以求出物块在B点的加速度,根据牛顿第二定律得:qE=ma,由于物块的电荷量q未知,所以不能求出B点的电场强度E.故B错误.
C、由A项同理知,根据动能定理只能求得qUBC,由于电荷量q未知,所以不能求B、C两点间的电势差UBC,故C错误.
D、根据能量守恒定律知,由物块的速度和质量能求出A、C两点间的动能的变化量,从而由能量守恒可求得电势能的变化.故D正确.
故选:D

点评 解决本题的关键是掌握速度图象的物理意义:斜率等于加速度,涉及电势差、电势能时可用动能定理或能量守恒定律研究.

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