题目内容
【题目】如图所示，一个质量为 m、电阻不计、足够长的光滑 U 形金属框架 MNQP， 位于光滑水平桌面上，平行导轨 MN 和 PQ 相距 L。分界线 OO＇与平行轨道垂直，左右两侧存在着区域很大、方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B。 另有质量也为 m 的金属棒 CD，平行于 OO＇放置在其左侧导轨上，并用一根轻质细线系在定点 A。已知细线能承受的最大拉力为 T0，CD 棒接入导轨间的有效电阻为 R。现从 t＝0 时刻开始对 U 形框架施加水平向右的拉力 F，使其从静止开始做加速度为 a 的匀加速直线运动。从框架开始运动到细线断裂的整个过程，
（1）求所需的时间 t0；
（2）求流过金属棒 CD 的电荷量 q；
（3）已知拉力做功为 W，求该过程金属棒 CD 中产生的焦耳热。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1)细线断裂时，CD 受到的安培力 FCD=T0
即
FCD=BIL=T0
其中
金属框架做匀加速直线运动
v=at0
由以上各式可得
(2)金属框架做匀加速直线运动，经过时间t0运动的位移
在这个过程中，流过回路的电荷量
其中
BxL
由以上各式可得
(3)从框架开始运动到细线断裂的过程中，由动能定理可得
解得：
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