解题思路:ab向右做切割磁感线运动,产生感应电流,电流流过MN,MN受到向右的安培力,当安培力等于最大静摩擦力时,框架开始运动.根据安培力、欧姆定律和平衡条件等知识,求出速度.依据能量守恒求解位移.
(1)由题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力F=μFN=μ(m1+m2)g
ab中的感应电动势E=Blv
MN中电流I=
E
R1+R2
MN受到的安培力 F安=IlB
框架开始运动时F安=F
由上述各式代入数据,解得v=6m/s
(2)导体棒ab与MN中感应电流时刻相等,由焦耳定律Q=I2Rt得知,Q∝R
则闭合回路中产生的总热量:Q总=
R1+R2
R2Q
由能量守恒定律,得:Fx=
1
2mv2+Q总
代入数据解得x=1.1m
答:(1)求框架开始运动时ab速度v的大小为6m/s;
(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中ab位移x的大小为1.1m.
点评:
本题考点: 电磁感应中的能量转化;能量守恒定律;闭合电路的欧姆定律;安培力的计算;导体切割磁感线时的感应电动势.
考点点评: 本题是电磁感应中的力学问题,考查电磁感应、焦耳定律、能量守恒定律定律等知识综合应用和分析能力.