题目内容

绝缘水平面上固定一负点电荷Q,另一质量为m、电荷量为-q的滑块(可看作点电荷)从a点以初速度v沿水平面离开Q运动,到达b点时速度减为零.已知a、b间距离为s,滑块与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.以下判断正确的是( )

A.滑块在运动过程中所受Q的库仑力一直大于滑动摩擦力
B.滑块在运动过程的中间时刻,速度的大小等于
C.此过程中达到最大速度时,P到Q距离为r=
D.Q产生的电场中,a、b两点间的电势差为Uab=
【答案】分析:根据滑块的运动情况可知滑块受力情况,则可知库仑力与滑动摩擦力的大小关系;由滑块的受力情况可确定加速度的变化情况,即可判断中间时刻的速度;当库PQ仑力与摩擦力相等时,物体的速度最大,则可得出PQ间的距离;由动能定理可求得两点间的电势差.
解答:解:A、由题意可知,滑块水平方向受库仑力、滑动摩擦力,摩擦力与运动方向相反,而库仑力与运动方相同,因滑块在b点静止,故一定有段时间,库仑力小于滑动力,故A错误;
B、水平方向受大小不变的摩擦力及变小的库仑力,滑块可能先加速再减速,且加速度是变化的,故中间时刻的速度不等于,故B错误;
C、滑块先加速后减速,而库仑力减小,故当库仑力等于滑动摩擦力时,速度应达最大,即:μmg=,解得距离为:,故C正确;
D、由动能定理可得:Uq-μmgs=0-mv2,解得两点间的电势差U=,故D正确;
故选CD.
点评:解答本题应注意库仑力随离Q的距离的增大而减小,而滑块的运动可告诉我们最后一定有滑动摩擦力大于库仑力;
同时还要明确一定:电场力做功取决于始末位置间的电势差,和路径无关.
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