解题思路:(1)线框abcd还未进入磁场的运动过程中,线框与物体一起做加速度大小相等的匀加速运动,运用整体法,由牛顿第二定律求出它们的加速度大小,再以物体为研究对象,列式求解细线拉力.
(2)线框进入磁场恰匀速,对于整体,合外力为零,根据平衡条件和安培力与速度的关系式,求解匀速运动的速度大小,再由运动学公式求解x.
(3)线框从开始运动到cd边恰离开磁场时,运用能量守恒定律求解ab边产生的热量Q.
(1)m1、m2在运动中,以整体法由牛顿第二定律得:
m1gsinθ-μm2g=(m1+m2)a
代人数据解得:a=2m/s2
以m2为对象,由牛顿第二定律得:
T-μm2g=m2a
解得:T=2.4N
(2)线框进入磁场恰匀速,以整体:对于整体,合外力为零,根据平衡条件和安培力与速度的关系式得:
m1gsinθ-μm2g-
B2l2v
R=0
解得:v=1m/s
线框下滑做匀加速运动
2ax=v2-0
解得:x=0.25m
(3)线框从开始运动到cd边恰离开磁场时,由能量守恒定律得:
m1gsinθ(x+d+l)-μm2gsinθ(x+d+l)=[1/2(m1+m2)
v21]+Q
解得:Q=0.4J,
Qab=[1/4]Q=0.1J
答:(1)线框abcd还未进入磁场的运动过程中,细线拉力为2.4N.
(2)线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x为0.25m.
(3)运动整过程中ab边产生热量Q为0.1J.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;法拉第电磁感应定律.
考点点评: 本题要能根据线框和物体的受力情况,分析其运动过程,再选择力学和电磁学的规律求解.本题分别从力和能两个角度,考查了受力平衡条件、能量守恒定律、牛顿第二定律及运动学公式、法拉第定律、欧姆定律、安培力等等众多知识,综合较强.