Question

【題目】如圖所示,帶有等量異種電荷的兩個(gè)相同金屬圓環(huán)相距一段距離固定放置,兩環(huán)平面垂直紙面、水平虛線是兩環(huán)圓心的連線,離環(huán)無窮遠(yuǎn)處有一個(gè)帶正電的粒子,沿連線方向?qū)χ鴪A環(huán)圓心射去.取無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,不計(jì)重力.已知帶電粒子初速度為v0時(shí)恰好可以穿過兩個(gè)圓環(huán)飛向另一側(cè),則當(dāng)初速度方向不變,大小為2v0時(shí),帶電粒子在穿過兩個(gè)圓環(huán)飛向另一側(cè)的過程中(　　)

A. 先加速運(yùn)動(dòng)再減速運(yùn)動(dòng)

B. 先減速運(yùn)動(dòng)再加速運(yùn)動(dòng)

C. 運(yùn)動(dòng)的最小速度為v0

D. 運(yùn)動(dòng)的最大速度為v0

Answer 1

【答案】CD

【解析】設(shè)+Q和-Q圓環(huán)的圓心分別為O1和O2，根據(jù) 可知在O1右側(cè)+Q產(chǎn)生的場強(qiáng)的先增大后減小且一直減小到0，而-Q的場強(qiáng)大多數(shù)情況下小于+Q產(chǎn)生的電場但場強(qiáng)卻不會(huì)為0，故合場強(qiáng)為0的位置應(yīng)該在O1的右側(cè)，同理O2的左側(cè)也有場強(qiáng)為0的位置，而O1和O2之間場強(qiáng)始終大于0，由于兩個(gè)電荷的電荷量相同，故電場關(guān)于O1、O2的連線對(duì)稱．
帶正電的粒子從右側(cè)很遠(yuǎn)處沿水平軸線飛來的過程中，在合場強(qiáng)等于0的O1點(diǎn)的右側(cè)受到的電場力的方向向右，電場力做負(fù)功；從O1點(diǎn)的左側(cè)到O2點(diǎn)的右側(cè)受到的電場力的方向向左，電場力做正功，在O2點(diǎn)左側(cè)電場力做負(fù)功；則帶電粒子在穿過兩個(gè)圓環(huán)飛向另一側(cè)的過程中,，速度先減小，后增加，再減��；則選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；在O1點(diǎn)電勢(shì)最高，設(shè)為φm，由對(duì)稱性可知，在O2點(diǎn)電勢(shì)最低，設(shè)為-φm，由能量關(guān)系可知，在O1點(diǎn)處的動(dòng)能最小；在O2點(diǎn)動(dòng)能最大；根據(jù)題意得： mv02＝qφm
當(dāng)速度為2v0時(shí)：

聯(lián)立解得 ； ．故選項(xiàng)CD正確；故選CD.