Question

14．如图所示，三条平行且等问距的虚线表示电场中的三个等势面，其电势分别为10V、20V、30V．实线是一带正电的粒子（不计重力）在该区域内运动的轨迹，对于轨迹上的a、b、c三点，下列说法中正确的是（　　）

• A． 带电粒子一定是先经过a，再经过b，然后经过c
• B． 带电粒子在三点所受电场力的大小满足F_b＞F_a＞F_c
• C． 带电粒子经过三点的速率满足V_a＜V_c＜V_b
• D． 带电粒子在三点的电势能大小满足ε_b＜ε_c＜ε_a

Answer 1

分析 此题首先要根据三条表示等势面的虚线等距离判断出电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点的电场力是相同的；因带电粒子的运动轨迹是抛物线，所以两种运动方式都有可能；根据abc三点的位置关系以及带电粒子的电势能与动能之间的互化，可判断出经过a、b、c三点时的动能和电势能的大小关系．

解答 解：A、由题中的图可知，电场的方向是向上的，带正电的粒子将受到向上的电场力作用，带正电的粒子无论是依次沿a、b、c运动，还是依次沿c、b、a运动，都会的到如图的轨迹．选项A错误．
B、因表示电场中三个等势面的三条虚线是平行且等间距的，由此可判断电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点受到的电场力相等．选项B错误；
C、带负电的粒子在电场中运动时，存在电势能与动能之间的互化，由题意和图可知，在b点时的电势能最大，在a点的电势能最小，可判断在a点的动能最大，在b点的动能最小由$v=\frac{1}{2}m{v}^{2}$可知，速率满足V_b＜V_c＜V_a，选项C错误．
D、由对C的分析可知，在b点时的电势能最大，在c点的电势能最小，故D正确；
故选：D．

点评 本题考察到了电势能、带电粒子在电场中的运动、等势面、电场力做功等几方面的知识点．解决此题的关键是对等势面的理解，等势面就是电场中电势相等的各点构成的面，等势面有以下几方面的特点：
①、等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．
②、在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．
③、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．
④、任意两个等势面都不会相交．
⑤、等差等势面越密的地方电场强度越大，即等差等势面的分布疏密可以描述电场的强弱．