Question

麻烦老师解答：如图所示，质量m 1

如图所示，质量m 1 =0.1kg，电阻R 1 =0.3Ω，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m 2 =0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.2。相距0.4m的MM'、NN'相互平行，电阻不计且足够长。电阻R 2 =0.1Ω的MN垂直于MM'。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM'、NN'保持良好接触。当ab运动到某处时，框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s 2 。 （1）求框架开始运动时ab速度v的大小； （2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小。

Answer 1

解：（1）ab对框架的压力F 1 =m 1 g ① 框架受水平面的支持力F N =m 2 g+F 1 ② 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F 2 =μF N  ③ ab中的感应电动势E=Blv ④ MN中电流  ⑤ MN受到的安培力F 安 =IlB ⑥ 框架开始运动时F 安 =F 2 ⑦ 由上述各式代入数据解得v=6 m/s ⑧ （2）闭合回路中产生的总热量  ⑨ 由能量守恒定律，得 ⑩ 代入数据解得x=1.1 m