Question

如圖，將一個質量為m的帶負電小球用絕緣細線懸掛在用銅板制成的U形框中，使整體在勻強磁場中沿垂直于磁場的方向向左以速度V勻速運動，懸線拉力大小為F，則（ ）

A．懸線豎直，F=mg
B．懸線豎直，F＜mg
C．選擇V的大小，可以使F=0
D．因條件不足，F與mg的大小關系無法確定

Answer 1

【答案】分析：整體在勻強磁場中沿垂直于磁場的方向向左以速度V勻速運動時，在上下表面產生感應電動勢，小球受重力、電場力和洛倫茲力、拉力處于平衡，根據平衡判斷繩子拉力的大小．
解答：解：設上下表面的間距為d，整體在勻強磁場中沿垂直于磁場的方向向左以速度V勻速運動時，在上下表面產生的電勢差U=Bdv．根據右手定則，下表面帶正電，上表面帶負電，則小球所受電場力大小，方向向下．小球所受洛倫茲力大小F₂=qvB，方向向上，知電場力和洛倫茲力平衡，則重力等于繩子的拉力，懸線豎直．故A正確，B、C、D錯誤．
故選A．
點評：該題是復合場問題，小球受重力、電場力、洛倫茲力和拉力．解決本題的關鍵掌握右手定則判斷電勢的高低，以及用左手定則判斷洛倫茲力的方向．