(18分)如图所示,质量,电阻
,长度
的导体棒
横放在U型金属框架上。框架质量
,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数
,相距0.4m的
、
相互平行,电阻不计且足够长。电阻
的
垂直于
。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度
。垂直于
施加
的水平恒力,
从静止开始无摩擦地运动,始终与
、
保持良好接触。当
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)求框架开始运动时速度v的大小;
(2)从开始运动到框架开始运动的过程中,
上产生的热量
,求该过程
位移x的大小。
(1)6m/s
(2) x="1.1m "
(1)ab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
ab中的感应电动势
E= ④
MN中电流
⑤
MN受到的安培力
⑥
框架开始运动时
⑦
由上述各式代入数据解得
6m/s 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
x="1.1m " 11