题目内容
如图所示，M′MNN′为放置在粗糙绝缘水平面上的U型金属框架，MM′和NN′相互平行且足够长，间距l=0.40m，质量M=0.20kg。质量m=0.10kg的导体棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上，导体棒与框架的摩擦忽略不计。整个装置处于竖直向下的匀磁场中，磁感应强度B=0.50T。t=0时，垂直于导体棒ab施加一水平向右的恒力F=2.0N，导体棒ab从静止开始运动；当t=t1时，金属框架将要开始运动，此时导体棒的速度v1=6.0m/s；经过一段时间，当t=t2时，导体棒ab的速度v2=12.0m/s；金属框架的速度v3=0.5m/s。在运动过程中，导体棒ab始终与MM′和NN′垂直且接触良好。已知导体棒ab的电阻r=0.30Ω，框架MN部分的阻值R=0.10Ω，其余电阻不计。设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。求：
（1）求动摩擦因数μ；
（2）当t=t2时，求金属框架的加速度；
（3）若在0~t1这段时间内，MN上产生的热量 Q=0.10J，求该过程中导体棒ab位移x的 大小。
（1）
（2）
（3）
解析试题分析：（1）当
时，导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势
所以回路中的电流
取金属框架为研究对象，MN边受到安培力，
（1分）
与地面之间的最大静摩擦力
刚要开始滑动说明安培力等于最大静摩擦力
（1分）
解得： （1分）
（2）当
时，设回路中的电流为
（1分）
取金属框架为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得： （1分）
（3）在0~t1时间内，电路中产生的总热量
（1分）
根据功能原理，拉力做功转化为焦耳热和金属棒动能
（1分）
解得： 
（1分）
考点：电磁感应
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，宽
，竖直放置在水平面上。中间有一磁感应强度B=1.0T，磁场宽度
的匀强磁场。线框在水平向右的恒力F=2N的作用下，从图示位置由静止开始沿水平方向运动，线框AB边从左侧进入磁场，从磁场右侧以
=1m/s的速度匀速运动离开磁场，整个过程中线框始终受到大小恒定的阻力Ff=1N，且线框不发生转动。求线框的AB边：
、
的矩形金属线框位于竖直平面内．其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴
转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中
、
和
均为已知。 在
的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直：
匀速转动。求：
的过程中，通过电阻R的电荷量q。
的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0