Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量M=1kg的絕緣板靜止在水平地面上，與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)。金屬框ABCD放在絕緣板上，質(zhì)量m=2kg，長m，寬m，總電阻為0. 1，與絕緣板的動(dòng)摩擦因數(shù)。S1、S2是邊長為L=0. 5m的正方形區(qū)域，S1中存在豎直向下、均勻增加的磁場(chǎng)B1，其變化率T/s；S2中存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，大小為T。將金屬框ABCD及絕緣板均由靜止釋放，重力加速度g取10m/s2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求釋放時(shí)：

(1)金屬框ABCD所受安培力的大小與方向；

(2)金屬框ABCD的加速度大小。

Answer 1

【答案】(1)5 N，方向水平向右；(2) m/s2

【解析】

(1)釋放時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律得

解得

F=5 N

方向水平向右。

(2)假設(shè)金屬框與絕緣板能相對(duì)靜止，一起勻加速，則對(duì)整體而言

解得

m/s2

設(shè)此時(shí)金屬框與絕緣板間的摩擦力大小為f，由牛頓第二定律

解得

N

而金屬框與絕緣板之間的最大靜摩擦力為

N

由于

假設(shè)成立，金屬框與絕緣板能相對(duì)靜止一起加速，金屬框此時(shí)的加速度大小為

m/s2