Question

在水平绝缘地面上放置着质量为m．带电量为+q的物块，在竖直方向上加一个向上的电场，场强E随时间t的变化规律如图所示，不考虑运动过程中受到的空气阻力，重力加速度为g，从t=0开始释放带电物块，在0～4t时间内（ ）

A．在t时刻物块动能最大
B．在2t时刻物块的重力势能最大
C．在3t时刻物块的电势能最大
D．在3t时刻物块的机械能最大

Answer 1

【答案】分析：分析物块在0～4t时间内的运动情况：在0～t时间内，物块受到向上电场力，大小为F=1.5mg，物块向上做加速度大小为0.5g的匀加速运动；在t～2t时间内，物块受到向上电场力，大小为F=0.5mg，物块向上做加速度大小为0.5g的匀减速运动，2t时刻速度为零；在2t～3t时间内，物块受到向上电场力，大小为F=0.5mg，物块向下做加速度大小为0.5g的匀加速运动；在3t～4t时间内，物块受到向上电场力，大小为F=1.5mg，物块向下做加速度大小为0.5g的匀减速运动，4t时刻速度为零．根据速度的大小判断动能的大小．当物块向上运动时，重力做负功，重力势能增大，电场力做正功，电势能减小．根据能量守恒定律分析机械能的变化．
解答：解：A、根据分析可知，物块的运动情况：在0～t时间内，向上做匀加速运动；在t～2t时间内，向上做匀减速运动；在2t～3t时间内，向下做匀加速运动；在3t～4t时间内，向下做匀减速运动；可见，t时刻物块的速度最大，其动能最大．故A正确．
    B、在2t时刻物块离地面高度最大，其重力势能最大．故B正确．
    C、当物块向上运动时，电场力做正功，电势能减小，则物块在0时刻和4t时刻电势能最大．故C错误．
    D、根据能量守恒可知，物块的电势能与机械能的总量不变，在2t时刻物块的电势能最小，其机械能最大．故D错误．
故选AB
点评：本题是带电粒子在电场中运动问题，关键是根据物块的受力情况分析运动情况．