如图所示,粗糙程度均匀的固定绝缘平板下方O点有一电荷量为+Q的固定点电荷。一质量为m,电荷量为-q的小滑块以初速度v0从P点冲上平板,到达K点时速度恰好为零。已知O、P相距L

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,粗糙程度均匀的固定绝缘平板下方O点有一电荷量为+Q的固定点电荷。一质量为m,电荷量为-q的小滑块以初速度v0从P点冲上平板,到达K点时速度恰好为零。已知O、P相距L,连线水平,与平板夹角为θ。O、P、K三点在同一竖直平面内且O、K相距也为L,重力加速度为g,静电力常量为k,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,小滑块初速度满足条件

(1)若小滑块刚冲上P点瞬间加速度为零,求小滑块与平板间滑动摩擦系数;
(2)求从P点冲到K点的过程中,摩擦力对小滑块做的功;
(3)满足(1)的情况下,小滑块到K点后能否向下滑动?若能,给出理由并求出其滑到P点时的速度;若不能,给出理由并求出其在K点受到的静摩擦力大小。

◎ 答案

(1)(2)(3)

◎ 解析


试题分析:(1)(7分)记刚冲上平板时库仑力大小为F,受力如图1,在x、y方向上分别有

    2分
  2分
其中
     1分
    1分
    1分
(2)(5分)P、K两点距Q距离相等,故两点处电势相等。滑块从P到K电场做功为零     1分
从P到K,对滑块
  2分
由几何关系知,其中
  1分
   1分

(3)(7分)在K点,库仑力大小仍为F,设滑块能保持静止,受力如图2,在x、y方向分别有
 
   1分
解得,
  1分
,故滑块会向下滑动 1分
下滑过程中,任意位置正压力都和上升时经过同一位置的正压力相等,故上下两个过程中摩擦力对滑块做的功相等。即
    1分
同样地,下滑到P点过程中,电场力做功为零,即
  2分
     1分
由题目所给v0条件可知v1大于零,即滑块确能到达P点。
点评:本题难度较大,选择研究对象首先要进行受力分析,分析做功情况和选择研究过程是关键

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,粗糙程度均匀的固定绝缘平板下方O点有一电荷量为+Q的固定点电荷。一质量为m,电荷量为-q的小滑块以初速度v0从P点冲上平板,到达K点时速度恰好为零。已知O、P相距L…”主要考查了你对  【功能关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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