如图所示,M′MNN′为放置在粗糙绝缘水平面上的U型金属框架,MM′和NN′相互平行且足够长,间距l=0.40m,质量M=0.20kg.质量m=0.10kg的导体棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上,导体棒与框架的摩擦忽略不计.整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.50T.t=0时,垂直于导体棒ab施加一水平向右的恒力F,导体棒ab从静止开始运动;当t=t
1时,金属框架将要开始运动,此时导体棒的速度v
1=6.0m/s;经过一段时间,当t=t
2时,导体棒ab和金属框架开始做加速度相等的匀加速直线运动,其加速度
.在运动过程中,导体棒ab始终与MM′和NN′垂直且接触良好.已知导体棒ab的电阻r=0.30Ω,框架MN部分的阻值R=0.10Ω,其他电阻不计.设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s
2.
(1)求动摩擦因数μ;
(2)求拉力F;
(3)若在0~t
1这段时间内,MN上产生的热量Q=0.10J,求该过程中导体棒ab位移x的大小.
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