Question

4．如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體處于場(chǎng)強(qiáng)按E=kt（k為大于零的常數(shù)，取水平向左為正方向）變化的電場(chǎng)中，物體與豎直墻壁間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)t=0時(shí)刻將物體從靜止釋放，若物體所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，且電場(chǎng)空間和墻面均足夠大，下列說法正確的是（　�。�

• A． 物體開始運(yùn)動(dòng)后加速度大小可以大于g
• B． 物體開始運(yùn)動(dòng)后加速度不斷減小
• C． 經(jīng)過時(shí)間t=$\frac{mg}{μkq}$，物體在豎直墻壁上的位移達(dá)到最大值
• D． 經(jīng)過時(shí)間t=$\frac{mg}{μkq}$，物體運(yùn)動(dòng)速度達(dá)最大值

Answer 1

分析 場(chǎng)強(qiáng)按E=kt規(guī)律變化，隨時(shí)間推移逐漸增大，電場(chǎng)力也漸漸變大，從而由受力分析來確定運(yùn)動(dòng)情況：當(dāng)t=0時(shí)，物體靜止釋放，物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到摩擦力等于重力時(shí)，速度達(dá)到最大；由于電場(chǎng)力繼續(xù)增加，導(dǎo)致物體做減速運(yùn)動(dòng)，加速度在不斷增加，直到停止，此時(shí)摩擦力等于重力，此時(shí)物體位移最大．根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)用牛頓第二定律分析答題．

解答 解：A、物體開始運(yùn)動(dòng)后在豎直方向受到豎直向下的重力與豎直向上的摩擦力，物體所受合力小于重力，物體的加速度不可能大于g，故A錯(cuò)誤；
B、對(duì)物體，在豎直方向，由牛頓第二定律得，加速度：a=$\frac{mg-μqkt}{m}$=g-$\frac{μqk}{m}$t，開始隨時(shí)間t的增加，物體的加速度a不斷減小，當(dāng)摩擦力大于重力后，隨時(shí)間t的增加，物體的加速度增大，故B錯(cuò)誤；
C、物體先向下做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)摩擦力等于重力時(shí)速度達(dá)到最大，然后向下做減速運(yùn)動(dòng)直到速度為零，當(dāng)摩擦力與重力相等時(shí)物體的速度最大，由mg=μqkt可知，t=$\frac{mg}{μqk}$時(shí)物體的速度最大，當(dāng)物體速度為零時(shí)物體的位移最大，此時(shí)t＞$\frac{mg}{μkq}$，故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 本題是變力問題，分析清楚物體的受力情況與運(yùn)動(dòng)情況是解題的前提與關(guān)鍵，分析清楚物體的受力情況與運(yùn)動(dòng)情況后應(yīng)用牛頓第二定律可以解題；解題時(shí)要注意臨界點(diǎn)：重力與摩擦力相等時(shí)．