当一氢气球下系一小重物，且该重物只在重力和绳的拉力作用下做匀速直线运动时，我们可以得出以下结论：
重力的方向：
重力的方向始终是竖直向下的，与物体的运动情况无关。
绳子的拉力：
绳子的拉力必须与重力的方向相反，以保持重物的匀速直线运动。因此，绳子的拉力方向也是竖直向上的。
氢气球的运动：
由于氢气球和重物都受到竖直向下的重力作用，它们会保持在同一条竖直线上运动。氢气球会受到向上的浮力，这个浮力与重力平衡，使得氢气球能够悬浮在空中。
综上所述，氢气球和重物在运动中所处的位置是正确的，它们应该在同一条竖直线上。
因此，正确答案是： D。
