Question

2．如图所示，虚线a、b、c是电场中的一簇等势线（相邻等势面之间的电势差相等），实线为一α粒子（${\;}_{2}^{4}$He重力不计）仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　）

• A． β粒子在P点的加速度比Q点的加速度小
• B． 电子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小
• C． a、b、c三个等势面中，a的电势最低
• D． α粒子一定是从P点向Q点运动

Answer 1

分析 电场线和等势线垂直，且等差等势线密的地方电场线密，电场强度大，根据电场强度的大小，由牛顿第二定律分析加速度的大小．由于α粒子只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即向上，由于α粒子带正电，因此电场线方向也指向上；电势能变化可以通过电场力做功情况判断．结合α粒子的受力情况分析其运动情况．

解答 解：A、等差等势线密的地方电场线密场强大，故P点位置电场强，β粒子受到的电场力大，根据牛顿第二定律知，β粒子在P点的加速度比Q点的加速度大，故A错误；
BC、电荷所受电场力指向轨迹的内侧，由于α粒子带正电，因此电场线指向上方，而沿电场线方向电势降低，则知a等势线的电势最低，c等势线的电势最高．电子带负电，负电荷在电势高处的电势能小，所以电子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大，故B错误，C正确；
D、由图只能判断出粒子受力的方向，不能判断出粒子运动的方向，故D错误．
故选：C

点评 解决这类带电粒子在电场中运动问题的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化．