Question

如图所示，质量，电阻，长度的导体棒横放在U型金属框架上．框架质量，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数，相距的相互平行，电阻不计且足够长．电阻的垂直于．整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度．垂直于施加的水平恒力，从静止开始无摩擦地运动，始终与保持良好接触．当运动到某处时，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，取．

（1）求框架开始运动时速度的大小；

（2）从开始运动到框架开始运动的过程中，上产生的热量，求该过程位移的大小。

Answer

（1）；（2）

【解析】

试题分析：（1）由题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力,中的感应电动势,MN中电流

MN受到的安培力,框架开始运动时,由上述各式代入数据，

解得: 。

（2）导体棒与MN中感应电流时刻相等，由焦耳定律得知，

则闭合回路中产生的总热量：

由能量守恒定律，得：

代入数据解得。

考点：电磁感应定律的综合应用

【名师点睛】ab向右做切割磁感线运动，产生感应电流，电流流过MN，MN受到向右的安培力，当安培力等于最大静摩擦力时，框架开始运动。根据安培力、欧姆定律和平衡条件等知识，求出速度。依据能量守恒求解位移，本题是电磁感应中的力学问题，考查电磁感应、焦耳定律、能量守恒定律定律等知识综合应用和分析能力。