Question

一帶電油滴在勻強電場中的運動軌跡如圖中虛線所示，等勢面為一系列平行水平平面．若不計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為（　　）

A．動能一定減小

B．電勢能一定增加

C．動能和電勢能之和一定增加

D．重力勢能和電勢能之和一定增加

Answer 1

分析：帶電油滴在勻強電場中受到重力和電場力兩個力作用，電場力方向可能豎直向上，也可能豎直向下，根據軌跡的彎曲方向可判斷出合外力方向必定豎直向下，就能判斷合外力做功的正負，由動能定理分析動能的變化，根據電場力可能的做功情況，判斷電勢能的變化．根據能量守恒分析動能和電勢能之和及重力勢能和電勢能之和如何變化．

解答：解：A、帶電油滴在勻強電場中受到重力和電場力兩個力作用，由圖知，等勢面水平，由于電場線與等勢垂直，則知電場線必定豎直．油滴所受的電場力方向可能豎直向上，也可能豎直向下，但根據軌跡的彎曲方向可知，油滴的合外力方向必定豎直向下，與速度方向的夾角為鈍角，則合外力做負功，由動能定理分析可知，油滴的動能一定減小．故A正確．
B、由于電場力方向可能豎直向上，也可能豎直向下，電場力可能做正功，也可能做負功，電勢能可能減小，也可能增加，故B錯誤．
C、D油滴有三種形式的能：動能、重力勢能和電勢能，根據能量守恒定律得知，三者之和保持不變，重力勢能增加，則知動能和電勢能之和一定減小；動能減小，則知重力勢能和電勢能之和一定增加，故C錯誤，D正確．
故選：AD

點評：解決本題的突破口在于通過軌跡的彎曲程度得出電場力以及合力的方向，知道合力做功與動能的關系，電場力做功與電勢能的關系．