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  137265  137273  137279  137283  137289  137291  137295  137301  137303  137309  137315  137319  137321  137325  137331  137333  137339  137343  137345  137349  137351  137355  137357  137359  137360  137361  137363  137364  137365  137367  137369  137373  137375  137379  137381  137385  137391  137393  137399  137403  137405  137409  137415  137421  137423  137429  137433  137435  137441  137445  137451  137459  447348 

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