Question

【题目】如图甲所示，一足够长的绝缘竖直杆固定在地面上，带电量为 0.01C、质量为 0.1kg 的圆环套在杆上。整个装置处在水平方向的电场中，电场强度 E 随时间变化的图像如图乙所示，环与杆间的动摩擦因数为 0.5。t=0 时，环由静止释放，环所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，g 取10m/s2 。则下列说法正确的是（　　）

A.环先做加速运动再做匀速运动

B.0~2s 内环的位移大于 2.5m

C.2s 时环的加速度为5m/s2

D.环的最大动能为 20J

Answer 1

【答案】CD

【解析】

A．在t=0时刻环受的摩擦力为，则开始时物体静止；随着场强的减小，电场力减小，则当摩擦力小于重力时，圆环开始下滑，此时满足

即

E=200N/C

即t=1s时刻开始运动；且随着电场力减小，摩擦力减小，加速度变大；当电场强度为零时，加速度最大；当场强反向且增加时，摩擦力随之增加，加速度减小，当E=-200N/C时，加速度减为零，此时速度最大，此时刻为t=5s时刻；而后环继续做减速运动直到停止，选项A错误；

BC．环在t=1s时刻开始运动，在t=2s时E=100N/C，此时的加速度为

解得

a=5m/s2

因环以当加速度为5m/s2匀加速下滑1s时的位移为

而在t=1s到t=2s的时间内加速度最大值为5m/s2，可知0~2s 内环的位移小于 2.5m，选项B错误，C正确；

D．由以上分析可知，在t=3s时刻环的加速度最大，最大值为g，环从t=1s开始运动，到t=5s时刻速度最大，结合a-t图像的面积可知，最大速度为

则环的最大动能

选项D正确。

故选CD。