Question

如图所示，一根光滑绝缘杆MN在竖直面内与水平面夹角为37°，放在一个范围较大的磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与杆垂直．质量为m的带电环沿杆下滑到P处时，向上拉杆的力大小为0.4 mg，若环带的电荷量为q，问杆带什么电？它滑到P处时的速度是多大？在何处环与杆无相互作用？

Answer 1

答案：
解析：

　　解：环所受洛伦兹力恒与杆垂直，只有洛伦兹力垂直于杆向上时，才能使环向外拉杆，由左手定则可知环带负电．设杆拉住环的力为T，由题可知：T＝0.4 mg．

　　在垂直杆的方向上对环有：qvB＝T＋mgcos37°

　　即qvB＝0.4 mg＋0.8 mg

　　得v＝

　　当环与杆之间无相互作用时，上式中T＝0，即qB＝mgcos37°得＝

　　因为＜v，所以此位置在P上侧，离P距离s处．因为杆光滑，所以对环mgsin＝ma，a＝gsin37°

　　由v²－＝2as，得s＝．

　　解析：洛伦兹力与运动电荷速度方向垂直，随运动电荷速度的改变，常因洛伦兹力的改变而演变出新的物理图景．分析此类题目关键是分析洛伦兹力的变化．