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的等量异种电荷，套在杆上带正电的小金属环从A点无初速度释放，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点无初速度释放，运动到B点，则两种情况是

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点所用的时间第二种情况较短

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】D

【解析】当M、N两点分别放置等量异种电荷时，它们连线的中垂线是等势线，重力势能全部转化为动能，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；当M、N两点分别放置等量同种电荷时，根据对称性可知在中垂线上电势的关系为：，从全过程分析，重力势能也是全部转化为动能，因此两种情况在B点的速度相等。故A错误；由于到B点之前第一种情况一直做匀加速直线运动，第二种情况的速度均比较小，因此第二种情况所用的时间长。故B错误；等高处重力势能相等，但到达B点前第二种情况的速度均较小，所以第二种情况动能与重力势能之和均较小。故C错误；第二种情况中电场力对金属环先是阻力后是动力，结合到达B点时的速度与第一种情况的速度相等，可知在杆上相同位置的速度第一种情况较大。故D正确。故选D。