Question

【题目】如图所示，一个平行板电容器水平放置，并与一个金属圆环连接，一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在上极板上，金属环处在竖直平面内，环面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直．若金属环、电容器及小球一起以水平速度v向右平动时，细线拉力大小为F1，且此时细线恰好处于竖直状态；若金属环、电容器及小球一起以水平速度2v向右平动时，细线拉力大小为F2，则（ ）

A. 当速度为2v时，细线仍保持竖直方向，且F1=F2

B. 当速度为2v时，细线仍保持竖直方向，且F1>F2

C. 当速度为2v时，细线与竖直方向有一向右的偏角，且F1<F2

D. 细线的拉力大小与小球所带的电性无关

Answer 1

【答案】AD

【解析】金属圆环切割磁感线时产生感应电动势，相当于电源，给电容器充电，切割的有效长度等于极板间距，设为d，则感应电动势为：

U=Bdv

故电场强度为：E=U/d=Bv

根据右手定则判断知，电容器上极板带正电，板间电场方向向下，若小球带正电，小球所受的电场力向下，电场力大小FE=qE=qvB；

由左手定则判断知，小球所受的洛伦兹力方向向上，大小为FB=qvB

可知电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，且这个结论与圆环的速度大小无关，所以当速度为2v时，细线的拉力等于球的重力，则细线仍保持竖直方向，且有F1=F2.若小球带负电，结论相同，故BC错误，AD正确。

故选：AD.