Question

如圖甲所示，一長為L = 2m的金屬“U”型框與兩平行金屬板AB相連，兩板之間用一絕緣光滑水平桿相連，一質量為M=0.1kg，電量大小為q=0.1c可看成質點的帶電小球套在桿中并靠近A板靜止，從t=0時刻開始，在 “U”型框寬為d = 1m內加入垂直紙面向外且大小隨時間變化的磁場(如圖乙所示)后，發現帶電小球可以向右運動.求:
1.小球帶何種電荷
2.小球達到B板時的速度大小
3.通過分析計算后在丙圖坐標系中作出小球在AB桿上的V-t圖象.

Answer 1

(1)小球帶負電荷（2）1m/s(3)

(1)小球帶負電荷   （3分）
（2）兩極板間的電勢差U=LdΔB/Δt = 1v  （2分）
E="U/L" （1分）  F="Eq" （1分）   a=F/M（1分）
a===m/s²    （1分）
S₁==1m （2分）
V₁=at=1m/s  （2分）
以后一直勻速運動,即達B板速度為1m/s （1分）
(3)加速距離S=1m   
勻速運動時間T=(2-1)/1=1s   （1分）
作圖如下  （3分）

本題考查電場力做功，由法拉第電磁感應定律可知電壓U=1V，由牛頓第二定律求出加速度，由運動學公式求出末速度