题目内容
如图所示，某空间区域分布着水平向里的匀强磁场，磁场区域的水平宽度d=0.4m，磁感应强度B=0.5T． 固定在绝缘平板上的竖直正方形金线框PQMN边长L=0.4m，电阻R=0.1Ω，整个属装置质量M=0.3kg，平板与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，用细线通过光滑定滑轮与质量为m=0.1kg的重物相连．现将重物由静止释放，使金属框向右运动，PQ边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动．（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（g取10m/s2）求：（1）重物刚释放时的加速度；
（2）线框进入磁场前运动的距离s；
（3）线框穿过磁场过程中产生的焦耳热．
分析：（1）重物刚释放时，受到重力、水平面的支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律求出加速度．
（2）PQ边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，金属框水平方向受到的拉力和安培力、滑动摩擦力平衡．根据感应电动势、欧姆定律推导安培力与速度的关系式，由平衡条件列方程求出速度，再由运动公式求出s．
（3）由焦耳定律求出线框穿过磁场过程中产生的焦耳热．
（2）PQ边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，金属框水平方向受到的拉力和安培力、滑动摩擦力平衡．根据感应电动势、欧姆定律推导安培力与速度的关系式，由平衡条件列方程求出速度，再由运动公式求出s．
（3）由焦耳定律求出线框穿过磁场过程中产生的焦耳热．
解答：解：（1）由牛顿第二定律有：
对重物和线框组成的整体：mg-μMg=（M+m）a ①
解得：a=1m/s2…（2分）
（2）线框在磁场中匀速运动，则
E=BLv②
I=
③
F安=BIL④
得到F安=
⑤
又 mg-μMg-F安=0⑥
v2=2as⑦
联立⑤⑥⑦解得：s=0.5m
（3）由蕉耳定律：Q=I2Rt t=
联立解得：Q=0.32J
答：（1）重物刚释放时的加速度为1m/s2；
（2）线框进入磁场前运动的距离s=0.5m；
（3）线框穿过磁场过程中产生的焦耳热0.32J．
对重物和线框组成的整体：mg-μMg=（M+m）a ①
解得：a=1m/s2…（2分）
（2）线框在磁场中匀速运动，则
E=BLv②
I=
| E |
| R |
F安=BIL④
得到F安=
| B2L2v |
| R |
又 mg-μMg-F安=0⑥
v2=2as⑦
联立⑤⑥⑦解得：s=0.5m
（3）由蕉耳定律：Q=I2Rt t=
| 2L |
| v |
联立解得：Q=0.32J
答：（1）重物刚释放时的加速度为1m/s2；
（2）线框进入磁场前运动的距离s=0.5m；
（3）线框穿过磁场过程中产生的焦耳热0.32J．
点评：本题电磁感应与力学知识简单的综合，关键是安培力的分析和推导．第（2）求距离也可用动能定理求解．
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线框PQM
N边长L=0.4m，电阻R=0.1
，整个属装置质量M=0.3kg，平板与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，用细线通过光滑定滑轮与质量为m=0.1kg的重物相连。现将重物由静止释放，使金属框向右运动，PQ边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（g取10m/s2）求：
，整个属装置质量M=0.3kg，平板与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，用细线通过光滑定滑轮与质量为m=0.1kg的重物相连。现将重物由静止释放，使金属框向右运动，PQ边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（g取10m/s2）求：
，平板和金属导线框的总质量M=0.3kg，平板与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，用细线通过光滑定滑轮与质量为m=0.1kg的重物相连。现将重物由静止释放，使金属框向右运动，PQ边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（g取10m/s2）求：