Question

3．絕緣水平面上固定一正點電荷Q，另一質量為m、電荷量為-q的滑塊（可看作點電荷）從a點以初速度v₀沿水平面向Q運動，到達b點時速度減為零．已知a、b間距離為s，滑塊與水平面間的動摩擦因數為μ，重力加速度為g． 以下判斷正確的是（　　）

• A． 滑塊在運動過程中所受的庫侖力有可能大于滑動摩擦力
• B． 滑塊做勻減速直線運動
• C． 此過程中產生的內能為μmgs
• D． 滑塊在運動過程的中間時刻，速度的大小等于$\frac{{v}_{0}}{2}$

Answer 1

分析 根據滑塊的運動情況可知滑塊受力情況，則可知庫侖力與滑動摩擦力的大小關系；
根據庫侖力變化可確定合力變化，則加速度變化；
由由功能關系可求此過程產生的內能；
由滑塊的受力情況可確定加速度的變化情況，即可判斷中間時刻的速度．

解答 解：A、由題意可知，滑塊水平方向受庫侖力、滑動摩擦力，摩擦力與運動方向相反，而庫侖力與運動方相同，因滑塊在b點靜止，故一定有段時間，庫侖力小于滑動摩擦力，當在滑動過程中，隨著間距減小，庫侖力增大，但仍小于滑動摩擦力，到達b點時速度減為零，故A錯誤；
B、水平方向受大小不變的摩擦力及變大的庫侖力，當在滑動過程中，隨著間距減小，庫侖力增大，但仍小于滑動摩擦力，所以導致加速度慢慢減小，加速度是變化的，所以滑塊做的不是勻減速運動，故B錯誤；
C、由功能關系可知，此過程產生的內能為：Q=μmgs，故C正確；
D、水平方向受大小不變的摩擦力及變大的庫侖力，當在滑動過程中，隨著間距減小，庫侖力增大，但仍小于滑動摩擦力，所以導致加速度慢慢減小，加速度是變化的，故中間時刻的速度不等于$\frac{{v}_{0}}{2}$，故D錯誤．
故選：C．

點評 分析滑塊的受力和運動情況是解決的關鍵；應注意庫侖力隨離Q的距離的增大而減小，而滑塊的運動可告訴我們最后一定有滑動摩擦力大于庫侖力；明確電場力做功的特點及能量間的轉化．