Question

【題目】如圖所示，一個平行板電容器水平放置，并與一個金屬圓環連接，一質量為m的帶電小球用絕緣細線懸掛在上極板上，金屬環處在豎直平面內，環面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直。若金屬環、電容器及小球一起以水平速度v向右平動時，細線拉力大小為F1，且此時細線恰好處于豎直狀態；若金屬環、電容器及小球一起以水平速度2v向右平動時，細線拉力大小為F2，則（ ）

A. 當速度為2v時，細線與豎直方向有一向左的偏角，且F1>F2

B. 當速度為2v時，細線仍保持豎直方向，且F1=F2

C. 當速度為2v時，細線與豎直方向有一向右的偏角，且F1<F2

D. 細線的拉力大小與小球所帶的電性無關

Answer 1

【答案】BD

【解析】金屬圓環切割磁感線時產生感應電動勢，相當于電源，給電容器充電，切割的有效長度等級極板間距，設為d，則感應電動勢為：U=Bdv，故電場強度為：，根據右手定則判斷知，電容器上極板帶正電，板間電場方向向下，若小球帶正電，小球所受的電場力向下，電場力大小，由左手定則判斷知，小球所受的洛倫茲力方向向上，大小為，可知電場力與洛倫茲力大小相等，方向相反，且這個結論與圓環的速度大小無關，所以當速度為2v時，細線的拉力等于球的重力，則細線仍保持豎直方向，且有．若小球帶負電，結論相同，故AC錯誤，BD正確。故選BD。