题目内容

5.如图所示,在粗糙、绝缘且足够大的水平面上固定着一个带负电荷的点电荷Q.将一个质量为m带电荷为q的小金属块(金属块可以看成为质点)放在水平面上并由静止释放,金属块将在水平面上沿远离Q的方向开始运动.则在金属块运动的整个过程中(  )
A.电场力对金属块做的功等于金属块增加的机械能
B.金属块的电势能一直减少
C.金属块的加速度先增大后减小
D.电场对金属块所做的功一定等于摩擦产生的热

分析 金属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、金属块将在水平面上沿远离Q的方向开始运动,说明金属块受到的电场力是排斥力,在整个运动的过程中,电场力一直做正功,电势能一直减小.整个过程机械能变化量为零,故电场力对金属块做的功大于金属块增加的机械能,故A错误,B正确.
C、开始时,电场力大于摩擦力,运动的过程中,电场力逐渐减小,则加速度减小,此时金属块做加速运动;然后摩擦力大于电场力,加速度又逐渐增多,此时金属块做减速运动,速度减小.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D正确.
故选:BD.

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.

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