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.

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  • 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=IlB

    框架开始运动时F=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=[0.3+0.1/0.1]×0.1J=0.4J

    由能量守恒定律,得:Fx=

    1

    2m1v2+Q

    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.