Question

11．如图所示，已知某匀强电场方向平行正六边形ABCDEF所在平面，若规定D点电势为零，则A，B，C 的电势分别为8V，6V，2V，初动能为16eV、电荷量大小为3e（e为元电荷）的带电粒子从A沿着AC方向射入电场，恰好经过BC的中点G．不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

• A． 该粒子一定带正电
• B． 该粒子达到G点时的动能为4eV
• C． 若该粒子以不同速率从D点沿DF方向入射，该粒子可能垂直经过CE
• D． 只改变粒子在A点初速度的方向，该粒子不可能经过C

Answer 1

分析 根据匀强电场中平行等距离的两点电势差相等可得E和F两点的电势然后确定电场线方向，根据粒子受力方向确定电性；根据动能和电势能之和不变确定粒子在G点和C点的动能，由此作出判断；根据运动的合成和分解分析粒子能否垂直EC方向．

解答 解：根据匀强电场中平行等距离的两点电势差相等可得E和F两点的电势分别为2V和6V，
则EC为等势线，匀强电场的电场线方向和粒子运动轨迹如图所示；
A、该粒子沿AC方向进入，从G点射出，粒子受力方向与电场线方向相反，该粒子一定带负电，故A正确；
B、粒子在A点初动能为16eV、电势能E_PA=-3e×8V=-24eV，所以总能量为E=16eV-24eV=-8eV，由于U_BG=U_GC，所以G点的电势为4V，该粒子达到G点时的动能为E_KG=E-（-4×3eV）=4eV，故B正确；
C、若该粒子以不同速率从D点沿DF方向入射，其速度可以分解为沿电场线方向和垂直于电场线方向，而垂直于电场线方向的速度不可能减小为零，所以该粒子不可能垂直经过CE，故C错误；
D、只改变粒子在A点初速度的方向，若该粒子能经过C点，则经过C点的动能E_KC=E-（-2×3eV）=-2eV，动能为负，不可能出现这种情况，所以只改变粒子在A点初速度的方向，该粒子不可能经过C点，故D正确．
故选：BD．

点评 有关带电粒子在匀强电场中的运动，此种类型的题目从两条线索展开：其一，力和运动的关系．根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等解答．其二，功和能的关系．根据电场力对带电粒子做功，利用动能定理、能量守恒定律等研究全过程中能的转化．