如圖所示,P、Q為可視為點電荷的帶電物體,電*相同,傾角為θ=30°的斜面放在粗糙的水平面上,將物體P放在粗糙...
問題詳情:
如圖所示,P、Q為可視為點電荷的帶電物體,電*相同,傾角為θ=30°的斜面放在粗糙的水平面上,將物體P放在粗糙的斜面上,當物體Q放在與P等高(PQ連線水平)且與物體P相距為r的右側位置時,P靜止且不受摩擦力,現保持Q與P的距離r不變,將物體Q順時針緩慢轉過α角度(α=60°),整個過程斜面和P始終靜止,則在Q旋轉的過程中,下列説法正確的是( )
A.P物體會受到沿斜面向下的靜摩擦力
B.斜面給物體P的作用力方向始終豎直向上
C.物體P受到的靜摩擦力先增大後減小到0
D.地面對斜面的摩擦力不斷變小
【回答】
解:A、C、根據庫侖定律,小球Q與P之間庫侖力的大小為:F;
對物體P進行受力分析則:
小球Q在與P等高處時,物體P受重力、支持力和庫侖斥力而平衡,根據共點力平衡條件,庫侖力與支持力的合力與重力大小相等,方向相反.
當小球Q的位置變化後,庫侖力的大小不變而方向發生變化,庫侖力向量的終點在以物體的重心O為圓心的圓上,(如圖紅*的圓),同時,由圖可知,小球轉過60°後的位置與O的連線的反向延長線(庫侖力的方向)與平行四邊形的交點D恰好也是小球轉過60°後的位置與O的連線的反向延長線與紅*的圓的交點,所以此時庫侖力與支持力的合力恰好等於mg′.
在小球Q轉動的過程中,紅*的圓始終在平行四邊形以外,根據向量合成的方法可知,庫侖力與支持力的合力在沿斜面向上的方向上的分力不可能為0,物體P有向上運動的趨勢,所以物體P還要受到沿斜面向下的摩擦力的作用.由圖可知,物體受到的沿斜面向下的摩擦力先增大,後減小.故A正確,C正確;
B、由以上的分析可知,小球Q在開始時的位置與最後時的位置上,物體P都只受到重力、支持力和庫侖力的作用,所以斜面給物體P的作用力方向不可能始終豎直向上.故B錯誤;
D、選取物體P與斜面體組成的整體為研究的對象,它們受到重力、支持力、庫侖力和地面的摩擦力的作用,沿水平方向上,地面對整體的摩擦力大小與庫侖力沿水平方向的分力始終大小相等.而庫侖力在水平方向的分力:Fx=F•cosβ,β是PQ的連線與水平方向之間的夾角,可知Q向下轉動的過程中,PQ與水平方向之間的夾角增大,所以庫侖力沿水平方向的分力減小,則地面對斜面體的摩擦力逐漸減小.故D正確.
故選:ACD
知識點:專題六 電場和磁場
題型:多項選擇