D
解:小球带负电,在匀强电场中所受的电场力方向竖直向上.
A、C、若电场力大于重力,小球运动到a点时,速度最大,根据牛顿第二定律知,a处线中的张力最大.
若电场力等于重力,小球做匀速圆周运动,线中的张力处处大小相等;
若电场力小于重力,小球运动到b点时,速度最大,根据牛顿第二定律知,b处线中的张力最大.故A、C错误.
B、根据顺着电场线方向电势降低可知,a点电势最高,而小球带负电,所以小球经过a点电势能最小.故B错误.
D、从a到b,除重力以外,电场力做负功,机械能减小,所以b点机械能最小.故D正确.
故选:D.