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如图15-4-5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0.4mg,若环带的电荷量为q,问环带什么电?它滑到P处时的速度多大?在何处环与杆无相互作用?

图15-4-5

解析: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=0.4mg.

在垂直杆的方向上对环有:QvB=T+mgcos37°?

QvB=0.4mg+0.8mg

当环与杆之间无相互作用时,上式中T=0,即

Qv′B=mgcos37°得

因为v′<v,所以此位置P′在P上侧,离P距离S处.因为杆光滑,所以对环mgsinθ=maa=gsin37°,由v 2-v2=2aS,得.

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如图15-4-5所示是表示磁场B、负电荷运动方向v和磁场对电荷作用力F的相互关系图,这四个图中画得正确的是(B、F、v两两垂直)(    )

15-4-5

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图15-1-5

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图15-4-5

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