Question

【题目】如图， M、N两点处于同一水平面，O为M、N连线的中点，过O点的竖直线上固定一根绝缘光滑细杆，杆上A、B两点关于O点对称。第一种情况，在M、N两点分别放置电量为+Q和-Q的等量异种点电荷，套在杆上带正电的小金属环从A点无初速释放，运动到B点；第二种情况，在M、N两点分别放置电量为+Q的等量同种点电荷，该金属环仍从A点无初速释放，运动到B点。则两种情况中( )

A. 金属环运动到B点的速度第一种情况较大

B. 金属环从A点运动到B点所用的时间第一种情况较短

C. 金属环从A点运动到B点的过程中，动能与重力势能之和均保持不变

D. 金属环从A点运动到B点的过程中（不含A、B两点），在杆上相同位置的速度第一种情况较大

Answer 1

【答案】BD

【解析】等量异种电荷连线的中垂线是等势线，带电金属环沿杆运动时电势能不变，重力势能转化为动能，金属环所受合力等于重力，做加速度等于重力加速度的匀加速直线运动；等量同种正电荷连线中垂线的中点电势O最高，与中点O距离越远，电势越低，A、B两点关于O点对称，电势相等，金属环电势能相等，重力势能全部转化为动能，第一种情况与第二种情况在B点的速度相等，故A错误；由于到B点前第二种情况的速度均比较小，所以运动时间比较长，故B正确；等高处重力势能相等，但到B点前第二种情况的速度均较小，所以动能与重力势能之和第二种情况均较小，故C错误；第二种情况中金属环电场力先是阻力后是动力，结合到B点时与第一种情况速度相等，故D正确，故选BD.