Question

一带电油滴在匀强电场中的运动轨迹如图中虚线所示，等势面为一系列平行水平平面．若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为（　　）

A．动能一定减小

B．电势能一定增加

C．动能和电势能之和一定增加

D．重力势能和电势能之和一定增加

Answer 1

分析：带电油滴在匀强电场中受到重力和电场力两个力作用，电场力方向可能竖直向上，也可能竖直向下，根据轨迹的弯曲方向可判断出合外力方向必定竖直向下，就能判断合外力做功的正负，由动能定理分析动能的变化，根据电场力可能的做功情况，判断电势能的变化．根据能量守恒分析动能和电势能之和及重力势能和电势能之和如何变化．

解答：解：A、带电油滴在匀强电场中受到重力和电场力两个力作用，由图知，等势面水平，由于电场线与等势垂直，则知电场线必定竖直．油滴所受的电场力方向可能竖直向上，也可能竖直向下，但根据轨迹的弯曲方向可知，油滴的合外力方向必定竖直向下，与速度方向的夹角为钝角，则合外力做负功，由动能定理分析可知，油滴的动能一定减小．故A正确．
B、由于电场力方向可能竖直向上，也可能竖直向下，电场力可能做正功，也可能做负功，电势能可能减小，也可能增加，故B错误．
C、D油滴有三种形式的能：动能、重力势能和电势能，根据能量守恒定律得知，三者之和保持不变，重力势能增加，则知动能和电势能之和一定减小；动能减小，则知重力势能和电势能之和一定增加，故C错误，D正确．
故选：AD

点评：解决本题的突破口在于通过轨迹的弯曲程度得出电场力以及合力的方向，知道合力做功与动能的关系，电场力做功与电势能的关系．