Question

（2013?廣西模擬）質(zhì)量為m的帶正電小球由空中A點(diǎn)無初速度自由下落，在t秒末加上豎直向上、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場，再經(jīng)過t秒小球又回到A點(diǎn)．不計(jì)空氣阻力且小球從未落地，則（　�。�

• A．整個過程中小球電勢能減少了1.5 mg²t²
• B．整個過程中機(jī)械能的增量為2mg²t²
• C．從加電場開始到小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時小球動能減少了mg²t²
• D．從A點(diǎn)到最低點(diǎn)小球重力勢能減少了

  2

  3

  mg²t²

Answer 1

分析：分析小球的運(yùn)動情況：小球先做自由落體運(yùn)動，加上勻強(qiáng)電場后小球先向下做勻減速運(yùn)動，后向上做勻加速運(yùn)動．由運(yùn)動學(xué)公式求出t秒末速度大小，加上電場后小球運(yùn)動，看成一種勻減速運(yùn)動，自由落體運(yùn)動的位移與這個勻減速運(yùn)動的位移大小相等、方向相反，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式結(jié)合求電場強(qiáng)度，由W=qEd求得電場力做功，即可得到電勢能的變化．由動能定理得求出A點(diǎn)到最低點(diǎn)的高度，得到重力勢能的減小量．

解答：解：A、B小球先做自由落體運(yùn)動，后做勻減速運(yùn)動，兩個過程的位移大小相等、方向相反．
設(shè)電場強(qiáng)度大小為E，加電場后小球的加速度大小為a，取豎直向下方向?yàn)檎�方向，則
由

1

2

gt²=-（vt-

1

2

at²）
又v=gt
解得 a=3g．
由牛頓第二定律得
a=

qE-mg

m

，聯(lián)立解得，qE=4mg
則小球電勢能減少為△?=qE?

1

2

gt²=2mg²t²．
根據(jù)功能關(guān)系可知，機(jī)械能的增量為2mg²t²．故A錯誤，B正確．
C、從加電場開始到小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時小球動能減少了△E_k=

1

2

m（gt）²．故C錯誤．
D、設(shè)從A點(diǎn)到最低點(diǎn)的高度為h，根據(jù)動能定理得
mgh-qE（h-

1

2

gt²）=0
解得，h=

2

3

gt²
故從A點(diǎn)到最低點(diǎn)小球重力勢能減少了△E_p=mgh=

2mg2t2

3

．故D正確．
故選BD

點(diǎn)評：本題首先要分析小球的運(yùn)動過程，采用整體法研究勻減速運(yùn)動過程，抓住兩個過程之間的聯(lián)系：位移大小相等、方向相反，運(yùn)用牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)規(guī)律和動能定理結(jié)合進(jìn)行研究．