Question

如圖所示，質(zhì)量，電阻，長度的導(dǎo)體棒橫放在U型金屬框架上�？蚣苜|(zhì)量，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，相距0.4m的、相互平行，電阻不計(jì)且足夠長。電阻的垂直于。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度。垂直于施加的水平恒力，從靜止開始無摩擦地運(yùn)動(dòng)，始終與、保持良好接觸。當(dāng)運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架開始運(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10m/s²。

（1）求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)速度v的大小；

（2）從開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)的過程中，上產(chǎn)生的熱量，求該過程位移x的大小。

Answer 1

（1）6m/s                                   

      (2) x=1.1m                                         

解析:

本題考查的是電磁感應(yīng)中的安培力作用下的導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)換。

（1）ab對框架的壓力

                           ①

框架受水平面的支持力

                                                ②

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

                                                 ③

ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢

E=                                    ④

MN中電流

                                                ⑤

MN受到的安培力

                                      ⑥

框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)

                                            ⑦

由上述各式代入數(shù)據(jù)解得

6m/s                                       ⑧

      (2) 閉合回路中產(chǎn)生的總熱量

               

                                             ⑨

由能量守恒定律，得

                               ⑩

代入數(shù)據(jù)解得

x=1.1m                                         11