Question

在水平絕緣地面上放置著質量為m．帶電量為+q的物塊，在豎直方向上加一個向上的電場，場強E隨時間t的變化規律如圖所示，不考慮運動過程中受到的空氣阻力，重力加速度為g，從t=0開始釋放帶電物塊，在0～4t時間內（ ）

A．在t時刻物塊動能最大
B．在2t時刻物塊的重力勢能最大
C．在3t時刻物塊的電勢能最大
D．在3t時刻物塊的機械能最大

Answer 1

【答案】分析：分析物塊在0～4t時間內的運動情況：在0～t時間內，物塊受到向上電場力，大小為F=1.5mg，物塊向上做加速度大小為0.5g的勻加速運動；在t～2t時間內，物塊受到向上電場力，大小為F=0.5mg，物塊向上做加速度大小為0.5g的勻減速運動，2t時刻速度為零；在2t～3t時間內，物塊受到向上電場力，大小為F=0.5mg，物塊向下做加速度大小為0.5g的勻加速運動；在3t～4t時間內，物塊受到向上電場力，大小為F=1.5mg，物塊向下做加速度大小為0.5g的勻減速運動，4t時刻速度為零．根據速度的大小判斷動能的大小．當物塊向上運動時，重力做負功，重力勢能增大，電場力做正功，電勢能減小．根據能量守恒定律分析機械能的變化．
解答：解：A、根據分析可知，物塊的運動情況：在0～t時間內，向上做勻加速運動；在t～2t時間內，向上做勻減速運動；在2t～3t時間內，向下做勻加速運動；在3t～4t時間內，向下做勻減速運動；可見，t時刻物塊的速度最大，其動能最大．故A正確．
    B、在2t時刻物塊離地面高度最大，其重力勢能最大．故B正確．
    C、當物塊向上運動時，電場力做正功，電勢能減小，則物塊在0時刻和4t時刻電勢能最大．故C錯誤．
    D、根據能量守恒可知，物塊的電勢能與機械能的總量不變，在2t時刻物塊的電勢能最小，其機械能最大．故D錯誤．
故選AB
點評：本題是帶電粒子在電場中運動問題，關鍵是根據物塊的受力情況分析運動情況．