如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,一带负电的小物体从底端M点以初速度v1沿斜面上滑,滑到N点时速度恰好为零,然后又下滑回到M点.若小物体电荷量保持不变,OM=ON,N点离底端的高度为h则A.在上滑过程中,小物体的机械能一定先增大后减少B.在下滑过程中,小物体的电势能一定先增大后减少C.在上滑过程中,小物体的加速度一定先增大后减少D.在下滑过程中,小物体回到M点时速度的大小为
网友回答
D
解析分析:从N到M的过程中,分析物体的受力情况,根据垂直于斜面方向力平衡,分析物体所受的支持力如何变化,判断摩擦力如何变化.由题,OM=ON,N、M两点电势相等,根据电场力做功正负,分析物体电势能的变化,若电场力做正功,电势能减小;若电场力做负功,电势能增加;由库仑定律分析电场力的变化,进而分析加速度的变化情况,对上升和下滑两个过程分别运用动能定理求解小物体回到M点时速度.
解答:A、由题分析可知,正点电荷对物体有吸引力,上滑过程中,物体与正点电荷间的距离先减小后增大,电场力先做正功后做负功,摩擦力一直做负功,但不知道电场力和摩擦力做功之和如何变化,所以无法判断机械能的变化情况,故A错误;
B、在下滑过程中,物体与正点电荷间的距离先减小后增大,电场力先做正功后做负功,所以电势能先减小后增大,故B错误;
C、上滑过程中,物体与正点电荷间的距离先减小后增大,由库仑定律得知,小物体受到的电场力先增大后减小,电场力沿垂直于斜面方向的分力也先增大后减小,根据垂直于斜面方向力平衡得知物体所受的支持力先增大后减小,由f=μN知,小物体受到的摩擦力先增大后减小,电场力沿斜面方向先减小后增大,所以无法判断合力的变化情况,所以也不好判断加速度的变化情况,故C错误;
D、设物体上升过程中,摩擦力做功为W.由于OM=ON,M、N两点的电势相等,上升和下滑过程中电场力做功都为0,则根据动能定理得
??? 上升过程:W-mgh=0-
??? 下滑过程:W+mgh=-0
解得:v2=
故D正确.
故选D
点评:本题根据物体与点电荷间距离的变化,分析电场力做功情况,由垂直于斜面方向的力平衡,分析支持力的变化从而确定摩擦力的变化.