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如圖所示，M′MNN′為放置在粗糙絕緣水平面上的U型金屬框架，MM′和NN′相互平行且足夠長，間距l(xiāng)=0.40m，質量M=0.20kg。質量m=0.10kg的導體棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上，導體棒與框架的摩擦忽略不計。整個裝置處于豎直向下的勻磁場中，磁感應強度B=0.50T。t=0時，垂直于導體棒ab施加一水平向右的恒力F=2.0N，導體棒ab從靜止開始運動；當t=t1時，金屬框架將要開始運動，此時導體棒的速度v1=6.0m/s；經過一段時間，當t=t2時，導體棒ab的速度v2=12.0m/s；金屬框架的速度v3=0.5m/s。在運動過程中，導體棒ab始終與MM′和NN′垂直且接觸良好。已知導體棒ab的電阻r=0.30Ω，框架MN部分的阻值R=0.10Ω，其余電阻不計。設框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2。求：

（1）求動摩擦因數μ；

（2）當t=t2時，求金屬框架的加速度；

（3）若在0~t1這段時間內，MN上產生的熱量 Q=0.10J，求該過程中導體棒ab位移x的 大小。

 

【答案】

（1）（2）（3）

【解析】

試題分析：（1）當時，導體棒ab切割磁感線產生的感應電動勢

所以回路中的電流

取金屬框架為研究對象，MN邊受到安培力，

           （1分）

與地面之間的最大靜摩擦力

剛要開始滑動說明安培力等于最大靜摩擦力             （1分）

解得：              （1分）

（2）當時，設回路中的電流為

              （1分）

取金屬框架為研究對象，根據牛頓第二定律有

解得：            （1分）

（3）在0~t1時間內，電路中產生的總熱量

          （1分）

根據功能原理，拉力做功轉化為焦耳熱和金屬棒動能

                （1分）

解得：               （1分）

考點：電磁感應

 

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，M′MNN′為放置在粗糙絕緣水平面上的U型金屬框架，MM′和NN′相互平行且足夠長，間距l(xiāng)=0.40m，質量M=0.20kg．質量m=0.10kg的導體棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上，導體棒與框架的摩擦忽略不計．整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度B=0.50T．t=0時，垂直于導體棒ab施加一水平向右的恒力F，導體棒ab從靜止開始運動；當t=t1時，金屬框架將要開始運動，此時導體棒的速度v1=6.0m/s；經過一段時間，當t=t2時，導體棒ab和金屬框架開始做加速度相等的勻加速直線運動，其加速度a=
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m/s2．在運動過程中，導體棒ab始終與MM′和NN′垂直且接觸良好．已知導體棒ab的電阻r=0.30Ω，框架MN部分的阻值R=0.10Ω，其他電阻不計．設框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2．
（1）求動摩擦因數μ；
（2）求拉力F；
（3）若在0～t1這段時間內，MN上產生的熱量Q=0.10J，求該過程中導體棒ab位移x的大小．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，質量為m的U型金屬框M′MNN′，靜放在傾角為θ的粗糙絕緣斜面上，與斜面間的動摩擦因數為μ，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力；MM′、NN′邊相互平行，相距L，電阻不計且足夠長；底邊MN垂直于MM′，電阻為r；光滑導體棒ab電阻為R，橫放在框架上；整個裝置處于垂直斜面向上、磁感應強度為B的勻強磁場中．在沿斜面向上與ab垂直的拉力作用下，ab沿斜面向上運動．若導體棒ab與MM′、NN′始終保持良好接觸，且重力不計．則：
（1）當導體棒ab速度為v0時，框架保持靜止，求此時底邊MN中所通過的電流I0，以及MN邊所受安培力的大小和方向．
（2）當框架恰好將要沿斜面向上運動時，通過底邊MN的電流I多大？此時導體棒ab的速度v是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，M′MNN′為放置在粗糙絕緣水平面上的U型金屬框架，MM′和NN′相互平行且足夠長，間距l(xiāng)=0.40m，質量M=0.20kg．質量m=0.10kg的導體棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上，導體棒與框架的摩擦忽略不計．整個裝置處于豎直向下的勻磁場中，磁感應強度B=0.50T．t=0時，垂直于導體棒ab施加一水平向右的恒力F=2.0N，導體棒ab從靜止開始運動；當t=t1時，金屬框架將要開始運動，此時導體棒的速度v1=6.0m/s；經過一段時間，當t=t2時，導體棒ab的速度v2=12.0m/s；金屬框架的速度v3=0.5m/s．在運動過程中，導體棒ab始終與MM′和NN′垂直且接觸良好．已知導體棒ab的電阻r=0.30Ω，框架MN部分的阻值R=0.10Ω，其余電阻不計．設框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2．求：
（1）求動摩擦因數μ；
（2）當t=t2時，求金屬框架的加速度；
（3）若在0～t1這段時間內，MN上產生的熱量Q=0.10J，求該過程中導體棒ab位移x的大�。�

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科目：高中物理 來源：2011-2012學年北京市朝陽區(qū)高二（下）期末物理試卷（解析版） 題型：解答題

如圖所示，M′MNN′為放置在粗糙絕緣水平面上的U型金屬框架，MM′和NN′相互平行且足夠長，間距l(xiāng)=0.40m，質量M=0.20kg．質量m=0.10kg的導體棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上，導體棒與框架的摩擦忽略不計．整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度B=0.50T．t=0時，垂直于導體棒ab施加一水平向右的恒力F，導體棒ab從靜止開始運動；當t=t1時，金屬框架將要開始運動，此時導體棒的速度v1=6.0m/s；經過一段時間，當t=t2時，導體棒ab和金屬框架開始做加速度相等的勻加速直線運動，其加速度．在運動過程中，導體棒ab始終與MM′和NN′垂直且接觸良好．已知導體棒ab的電阻r=0.30Ω，框架MN部分的阻值R=0.10Ω，其他電阻不計．設框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2．
（1）求動摩擦因數μ；
（2）求拉力F；
（3）若在0～t1這段時間內，MN上產生的熱量Q=0.10J，求該過程中導體棒ab位移x的大小．

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