11.(天津卷)(18分)如图所示,质量m1=0.1kg,电阻R1=0.3Ω,长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,相距0.4m的MM’、NN’相互平行,电阻不计且足够长。电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM’。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM’、NN’保持良好接触,当ab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,g取10m/s2.

(1)求框架开始运动时ab速度v的大小;

(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1J,求该过程ab位移x的大小。

解析:(1)对框架的压力

                                   ①

框架受水平面的支持力

                              ②

依题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力

                                  ③

中的感应电动势

                                         ④

中电流

                                ⑤

受到的安培力

               F                                   ⑥

框架开始运动时

                                         ⑦

由上述各式代入数据解得

                                  ⑧

(2)闭合回路中产生的总热量

                            ⑨

由能量守恒定律,得

                        ⑩

代入数据解得

                                        ⑾

 0  137243  137251  137257  137261  137267  137269  137273  137279  137281  137287  137293  137297  137299  137303  137309  137311  137317  137321  137323  137327  137329  137333  137335  137337  137338  137339  137341  137342  137343  137345  137347  137351  137353  137357  137359  137363  137369  137371  137377  137381  137383  137387  137393  137399  137401  137407  137411  137413  137419  137423  137429  137437  447348 

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