题目内容

【题目】如图所示,在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电,另一带正电的点电荷B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的上方经过,若此过程中A始终保持静止,A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间的库仑力作用.则下列说法正确的是

A.物体A受到地面的支持力先增大后减小

B.物体A受到地面的支持力保持不变

C.物体A受到地面的摩擦力先减小后增大

D.库仑力对点电荷B先做正功后做负功

【答案】AC

【解析】

ABC.当质点B由P点运动到最高点的过程中,对物体A受力分析,如图,受重力G、地面的支持力N、摩擦力f以及静电力F;

将静电力正交分解,由共点力平衡条件得到:

Fsinθ-f=0 ①

N-Fcosθ-mg=0 ②

由①②两式可解得:

N=mg+Fcosθ;

f=Fsinθ;

其中G与F不变,θ逐渐减小为零,因而支持力N逐渐变大,f逐渐变小;
当质点B由最高点运动到Q点的过程中,再次对物体A受力分析,如下图,受重力G、地面的支持力N、摩擦力f以及静电力F;

将静电力正交分解,由共点力平衡条件得到:

Fsinθ-f=0 ③

N-Fcosθ-mg=0 ④

由③④两式可解得:

N=mg+Fcosθ;

f=Fsinθ;

其中G与F不变,θ由零逐渐增大,因而支持力N逐渐变小,f逐渐变大;

综合以上两个过程可知:物体A受到地面的支持力N先增大后减小,物体A受到地面的摩擦力先减小后增大,故AC正确,B错误;

D.质点A对质点B的静电力与质点B的速度总是垂直,因而其瞬时功率一直为零,由W=Pt,A对B不做功,故D错误。

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