题目内容

13.如图所示,在足够大的粗糙水平绝缘面上固定着一个点电荷Q,将一个质量为m的带电物块q(可视为质点)在水平面上由静止释放,物块将在水平面上沿远离Q方向可视运动.则在物块从可视运动到停止下的整个过程中(  )
A.物块的加速度一直变大
B.物块的加速度一直减小
C.电场力对物块做功的数值等于物块增加的机械能
D.电场对物块做功的数值等于系统摩擦产生的热

分析 物块在整个运动的过程中受电场力和摩擦力,开始电场力大于摩擦力,做加速运动,然后电场力小于摩擦力,做减速运动,最终速度为零,根据电场力做功判断电势能的变化,根据牛顿第二定律判断加速度的变化,根据能量守恒定律判断电场力做功与摩擦产生的热量关系.

解答 解:AB、开始时,物块受到的电场力大于摩擦力,在运动的过程中,电场力逐渐减小,则加速度逐渐减小,然后摩擦力大于电场力,加速度又逐渐增多,所以加速度先减小后增大.故A错误.
C、根据功能关系可知,电场力和摩擦力对物块做功的之和数值上等于物块增加的机械能,故C错误.
D、根据能量守恒定律知,在整个过程中动能变化为零,重力势能不变,则电场力做的功全部转化为摩擦产生的热量.故BC错误,D正确.
故选:D

点评 解决本题的关键理清金属块的运动过程,掌握电场力做功与电势能的关系,以及会运用能量守恒定律分析问题.

练习册系列答案
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18.如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律.某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示.
(1)实验时,该同学进行了如下操作:
①将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态.测量出挡光片中心(填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h.
②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为△t.
③测出挡光片的宽度d,计算有关物理量,验证机械能守恒定律.
(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,应满足的关系式为mgh=$\frac{1}{2}$(2M+m)($\frac{d}{△t}$)2 (已知重力加速度为g).
(3)引起该实验系统误差的原因有绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等(写一条即可).
(4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a也将不断增大,那么a与m之间有怎样的定量关系?a随m增大会趋于一个什么值?请你帮该同学解决:
①写出a与m之间的关系式:a=$\frac{g}{\frac{2M}{m}+1}$(还要用到M和g).
②a的值会趋于重力加速度g.

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