Question

9．如圖所示，粗糙絕緣的水平面附近存在一個平行于水平面的電場，其中某一區(qū)域的電場線與x軸平行，在x軸上的電勢φ與坐標(biāo)x的關(guān)系用圖中曲線表示，圖中斜線為該曲線過點(diǎn)（0.15，3）的切線．現(xiàn)有一質(zhì)量為0.20kg，電荷量為+2.0×10^-8C的滑塊P（可視作質(zhì)點(diǎn)），從x=0.10m處由靜止釋放，其與水平面的動摩擦因數(shù)為0.02．取重力加速度g=10m/s²．則下列說法中正確的是（　�。�

• A． 滑塊運(yùn)動的加速度逐漸減小
• B． 滑塊運(yùn)動的速度先減小后增大
• C． x=0.15m處的場強(qiáng)大小為2.0×10⁵N/C
• D． 滑塊運(yùn)動的最大速度約為0.1m/s

Answer 1

分析 電勢ϕ與位移x圖線的斜率表示電場強(qiáng)度，根據(jù)斜率判斷電場強(qiáng)度的變化，從而判斷出電場力的變化，根據(jù)牛頓第二定律判斷出加速度的變化，根據(jù)加速度方向與速度方向的關(guān)系，判斷出速度的變化，從而知道何時速度最大

解答 解：ABC、電勢ϕ與位移x圖線的斜率表示電場強(qiáng)度，則x=0.15m處的場強(qiáng)E=$\frac{3×1{0}^{5}}{0.15}$V/m=2×10⁶V/m，此時的電場力F=qE=2×10^-8×2×10⁶N=0.04N，滑動摩擦力大小f=μmg=0.02×2N=0.04N，在x=0.15m前，電場力大于摩擦力，做加速運(yùn)動，加速度逐漸減小，x=0.15m后電場力小于電場力，做減速運(yùn)動，加速度逐漸增大．故AC錯誤，B正確．
D、在x=0.15m時，電場力等于摩擦力，速度最大，根據(jù)動能定理得，$qU-fx=\frac{1}{2}{mv}_{m}^{2}$，因為0.10m和0.15m處的電勢差大約為1.5×10⁵V，代入求解，最大速度大約為0.1m/s．故D正確．
故選：BD

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道電勢ϕ與位移x圖線的斜率表示電場強(qiáng)度，會根據(jù)滑塊的受力判斷出滑塊的運(yùn)動情況