Question

如圖所示，虛線a、b、c代表電場中三個等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等，即U_ab=U_bc，實線為一帶正電的質點僅在電場力作用下通過該區域時的運動軌跡，P、Q（注意兩點的圖中位置）是這條軌跡上的兩點，據此可知（　　）

A．帶電質點通過Q點時的加速度a的方向如圖中箭頭所示

B．三個等勢面中，C的電勢最高

C．帶電質點通過P點時的動能比通過Q點時大

D．帶電質點在P點具有的電勢能比在Q點具有的電勢能大

Answer 1

分析：由于質點只受電場力作用，根據運動軌跡可知電場力指向運動軌跡的內側即斜向右下方，由于質點帶正電，因此電場線方向也指向右下方；電勢能變化可以通過電場力做功情況判斷；電場線和等勢線垂直，且等勢線密的地方電場線密，電場的場強大．

解答：解：A、電荷僅受電場力，故加速度的方向為電場力的方向．正電荷在Q點受電場力的方向與該處電場線方向相切，而電場線與等勢線是互相垂直的，所以在Q點的加速度的方向為垂直于等勢面向下，故A錯誤．
B、電荷所受電場力指向軌跡內側，由于電荷帶正電，因此電場線指向右下方，沿電場線電勢降低，故a等勢線的電勢最高，故B錯誤．
C、根據質點受力情況可知，從P到Q過程中電場力做正功，電勢能降低，動能增大，故C錯誤，D正確．
故選D．

點評：解決這類帶電粒子在電場中運動的思路是：根據運動軌跡判斷出所受電場力方向，然后進一步判斷電勢、電場、電勢能、動能等物理量的變化．