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试卷云
有一个足够长且顺时针转动、倾角θ=30°的传送带处于电场中，传送带速度为20m/s。平行于传送带的方向建立x轴，轴上场强方向刚好与传送带平行且大小满足E=300-80x（N/C）的规律（图中O为坐标原点，即x=0）。现将一个能看成质点、m=4kg、q=+0.1C的小物块轻轻放在O点，小物块向上运动。物块与传送带间的动摩擦系数为
，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）物块刚放上传送带时的加速度；
（2）小物块运动到什么位置时速度最大；
（3）物块第一次从O上升到最高点的过程中，小物块电势能的最大值和最小值（以O点为电势零点）
【答案】（1）
；（2）
；（3）
，
【知识点】带电粒子在电场中的电势能
【详解】（1）物块刚放上传送带时，电场强度为
根据牛顿第二定律得
解得
a0=10m/s2
（2）当合力为零时，物块速度最大，根据平衡条件得
解得
向上运动5m时速度最大；
（3）根据题意，电场强度方向先沿传送带向上，后沿传送带向下，电场力对物块先做正功，物块的电势能减小，后做负功，物块的电势能增大，电场强度减小到零时，电场强度的方向发生改变，所以，当电场强度减小到零时，电场力做功最多，电势能最小。
解得
物块运动到
处，电场强度为零，电场方向发生改变，电场力做功最多，电势能最小。把电场分解为两个电场，一个是
方向沿着传送带向上的匀强电场，另一个是方向沿着传送带向下、大小为
的变化电场，该电场对物块的电场力的大小与位移成正比，可以用平均值的方法求功。物块从开始运动到
处的过程中，电场力的功为
物块的最小电势能为
电场力后做负功，物块的电势能增大，当物块运动到最高点时，克服电场力做功最多，物块的电势能最大。设物块运动的最远距离为x3，最高点时速度为零，根据动能定理得
解得
从开始运动到最高点的过程中，电场力的功为
物块电势能的最大值为
