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如图所示,粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,在x轴上的电势φ与坐标x的关系用图中曲线表示,图中斜线为该曲线过点(0.15,3)的切线。现有一质量为0.20 kg、电荷量为+2.0×10-8C的滑块P(可视作质点
如图所示,粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,在x轴上的电势φ与坐标x的关系用图中曲线表示,图中斜线为该曲线过点(0.15,3)的切线。现有一质量为0.20 kg、电荷量为+2.0×10-8C的滑块P(可视作质点
admin
2017-04-28
11
问题
如图所示,粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,在x轴上的电势φ与坐标x的关系用图中曲线表示,图中斜线为该曲线过点(0.15,3)的切线。现有一质量为0.20 kg、电荷量为+2.0×10
-8
C的滑块P(可视作质点),从x=0.10 m处由静止释放,其与水平面的动摩擦因数为0.02。取重力加速度g=10 m/s
2
。则下列说法正确的是( )。
选项
A、滑块运动的加速度减小
B、滑块运动的速度先减小后增大
C、x=0.15 m处的场强大小为2.0×10
6
N/C
D、滑块运动的最大速度为0.1m/s
答案
C,D
解析
由图可求得x=0.15 m处的场强
=2.0×10
6
N/C,此时电场力F=Eq=2.0×10
6
N/C×2.0×10
-8
C=0.04 N,滑动摩擦力f=μmg=0.02×0.20 kg×10 N/kg=0.04 N。在x=0.15 m前,电场力大于摩擦力,滑块做加速运动,加速度逐渐减小,速度逐渐增大;在x=0.15 m后电场力小于摩擦力,做减速运动,加速度逐渐增大,速度逐渐减小,选项AB错误,C正确。在x=0.15 m时,电场力等于摩擦力,速度最大,根据动能定理有:
,由图可知0.10 m处和0.15 m处的电势差大约为1.5×10
5
V,代入解得v
max
=0.1 m/s,选项D正确。
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