题目内容
如图所示，在一光滑水平的桌面上，放置一质量为M，宽为L的足够长“U”形框架，其ab部分电阻为R，框架其他部分的电阻不计。垂直框架两边放一质量为m、电阻为R的金属棒cd，它们之间的动摩擦因数为μ，棒通过细线跨过一定滑轮与劲度系数为K的另一端固定的轻弹簧相连。开始弹簧处于自然状态，框架和棒均静止。现在让框架在大小为2μmg的水平拉力作用下，向右做加速运动，引起棒的运动可看成是缓慢的。水平桌面位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。问：?
(1)框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为多大？?
(2)框架最后做匀速运动（棒处于静止状态）时的速度为多大？??
(3)若框架通过位移s后开始匀速，已知弹簧的弹性势能的表达式为
Kx2(x为弹簧的形变量)，则在框架通过位移s的过程中，回路中产生的电热为多少？??
(1)设水平拉力为F，则F＝2μmg，对框架由牛顿第二定律：?
F一μmg＝Ma?
解出a =
?
(2)设框架做匀速运动的速度大小为v，则感应电动势?
E =BLv?
回路中的电流 =
?
对框架由力的平衡得F =BIL+μmg?
联立以上各式解出：
?
(3)在框架滑过s的过程中，设产生的电热为Q1,摩擦生热为Q2，由功能关系?
Fs =
Kx2+
Mv2+Q1+Q2?
其中Q2=μmg(s-x)?
在框架匀速后，对棒由力的平衡得：BIL+μmg =Kx?
联立以上各式并结合F =BIL+μmg,F =2μmg解出Q1=μmgs-
练习册系列答案
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