Question

如圖所示，質(zhì)量m1＝0.1 kg，電阻R1＝0.3 Ω，長(zhǎng)度L＝0.4 m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上．框架質(zhì)量m2＝0.2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)u＝0.2，相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)．電阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于MM′.整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab從靜止開始無(wú)摩擦地運(yùn)動(dòng)，始終與MM′、NN′保持良好接觸，當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架恰好開始運(yùn)動(dòng)．設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 m/s2.

(1)求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)ab速度v的大�。�

(2)從ab開始運(yùn)動(dòng)到框架恰好開始運(yùn)動(dòng)的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q＝0.1 J，求該過程ab位移x的大小．

Answer 1

（1）6 m/s （2）1.1 m

【解析】

試題分析：（1）ab對(duì)框架的壓力F1＝m1g

框架受水平面的支持力FN＝m2g＋F1

依題意，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力F2＝μFN

ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv

MN中電流

MN受到的安培力F安＝BIl

框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)F安＝F2

由上述各式代入數(shù)據(jù)解得v＝6 m/s

（2）閉合回路中產(chǎn)生的總熱量

由能量守恒定律，得Fx＝m1v2＋Q總

代入數(shù)據(jù)解得x＝1.1 m

考點(diǎn)：能量守恒定律；法拉第電磁感應(yīng)定律。