Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量m1=0.1kg，電阻Rl=0.3Ω，長(zhǎng)度l=0.4m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上．框架質(zhì)量m2=0.2kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，相距0.4m的MM’、NN’相互平行，電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)．MN電阻R2=0.1Ω且垂直于MM’．整個(gè)裝置處于豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab從靜止開(kāi)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)，框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．設(shè)框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2．求：

(1)框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體棒ab的加速度a 的大��；

(2)框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體棒ab的速度v 的大小；

(3)從導(dǎo)體棒ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q=0.1J，該過(guò)程通過(guò)導(dǎo)體棒ab的電量的大�。�

Answer 1

【答案】（1）（2）6m/s（3）0.55C

【解析】試題分析：（1）采用隔離法，分別研究ab棒和框架，由牛頓第二定律和平衡條件列式，聯(lián)立可解答此題．（2）ab向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流流過(guò)MN，MN受到向右的安培力，當(dāng)安培力等于最大靜摩擦力時(shí)，框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．根據(jù)安培力、歐姆定律和平衡條件等知識(shí)，求出此時(shí)ab的速度．（3）依據(jù)能量守恒求出該過(guò)程ab位移x的大小，再由電量公式、法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律結(jié)合求解電荷量．

（1）ab對(duì)框架的壓力

框架受水平面的支持力

由題意可知，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F為：

框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)有：，

導(dǎo)體棒的加速度大�。�

代入數(shù)據(jù)解得：

（2）ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：

MN中電流

MN受到的安培力為

框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，代入數(shù)據(jù)解得，

（3）閉合回路中產(chǎn)生的總熱：，

由能量守恒定律得

代入數(shù)據(jù)解得，

通過(guò)導(dǎo)體棒的電量，代入數(shù)據(jù)解得；