Question

【題目】如圖甲所示，一足夠長的絕緣豎直桿固定在地面上，帶電量為 0.01C、質量為 0.1kg 的圓環套在桿上。整個裝置處在水平方向的電場中，電場強度 E 隨時間變化的圖像如圖乙所示，環與桿間的動摩擦因數為 0.5。t=0 時，環由靜止釋放，環所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計空氣阻力，g 取10m/s2 。則下列說法正確的是（　�。�

A.環先做加速運動再做勻速運動

B.0~2s 內環的位移大于 2.5m

C.2s 時環的加速度為5m/s2

D.環的最大動能為 20J

Answer 1

【答案】CD

【解析】

A．在t=0時刻環受的摩擦力為，則開始時物體靜止；隨著場強的減小，電場力減小，則當摩擦力小于重力時，圓環開始下滑，此時滿足

即

E=200N/C

即t=1s時刻開始運動；且隨著電場力減小，摩擦力減小，加速度變大；當電場強度為零時，加速度最大；當場強反向且增加時，摩擦力隨之增加，加速度減小，當E=-200N/C時，加速度減為零，此時速度最大，此時刻為t=5s時刻；而后環繼續做減速運動直到停止，選項A錯誤；

BC．環在t=1s時刻開始運動，在t=2s時E=100N/C，此時的加速度為

解得

a=5m/s2

因環以當加速度為5m/s2勻加速下滑1s時的位移為

而在t=1s到t=2s的時間內加速度最大值為5m/s2，可知0~2s 內環的位移小于 2.5m，選項B錯誤，C正確；

D．由以上分析可知，在t=3s時刻環的加速度最大，最大值為g，環從t=1s開始運動，到t=5s時刻速度最大，結合a-t圖像的面積可知，最大速度為

則環的最大動能

選項D正確。

故選CD。