Question

【題目】如圖所示,帶有等量異種電荷的兩個相同金屬圓環相距一段距離固定放置,兩環平面垂直紙面、水平虛線是兩環圓心的連線,離環無窮遠處有一個帶正電的粒子,沿連線方向對著圓環圓心射去.取無窮遠處的電勢為零,不計重力.已知帶電粒子初速度為v0時恰好可以穿過兩個圓環飛向另一側,則當初速度方向不變,大小為2v0時,帶電粒子在穿過兩個圓環飛向另一側的過程中(　　)

A. 先加速運動再減速運動

B. 先減速運動再加速運動

C. 運動的最小速度為v0

D. 運動的最大速度為v0

Answer 1

【答案】CD

【解析】設+Q和-Q圓環的圓心分別為O1和O2，根據 可知在O1右側+Q產生的場強的先增大后減小且一直減小到0，而-Q的場強大多數情況下小于+Q產生的電場但場強卻不會為0，故合場強為0的位置應該在O1的右側，同理O2的左側也有場強為0的位置，而O1和O2之間場強始終大于0，由于兩個電荷的電荷量相同，故電場關于O1、O2的連線對稱．
帶正電的粒子從右側很遠處沿水平軸線飛來的過程中，在合場強等于0的O1點的右側受到的電場力的方向向右，電場力做負功；從O1點的左側到O2點的右側受到的電場力的方向向左，電場力做正功，在O2點左側電場力做負功；則帶電粒子在穿過兩個圓環飛向另一側的過程中,，速度先減小，后增加，再減小；則選項AB錯誤；在O1點電勢最高，設為φm，由對稱性可知，在O2點電勢最低，設為-φm，由能量關系可知，在O1點處的動能最小；在O2點動能最大；根據題意得： mv02＝qφm
當速度為2v0時：

聯立解得 ； ．故選項CD正確；故選CD.